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1、光因照明解析最新LED背光灯用驱动器技术 ， 前言LED光源已在众多汽车应用中迅速普及。RO凭借高效的LED光源驱动技术，打造了 用于尾灯、背光灯以及前照灯的LED驱动器等丰富的产品阵容。在此，将为您介绍用于背 光灯的LED驱动器。车载背光灯用LED驱动器的开发近年来，在车载用显示器领域，为满足有害物质限制要求，使用水银的CCFL背光灯正 在被LED背光灯迅速取代。另外，仪表盘、汽车导航、音响显示、后座娱乐等各种车载用 显示器正朝多样化、大型化方向发展。在这种趋势下，对于增加LED灯数量以及高亮度、 高调光率的要求日益高涨。RO为满足LED灯数量增加的这种发展趋势需求，将实现高耐压 的升降压D
2、C/DC转换器、可多灯驱动小功率LED且实现了高调光率的电流驱动器电路内 置于一枚芯片，扩充了 LED驱动器产品阵容。接下来介绍RO开发的背光灯用LED驱动器BD81A34EFV-M。BD81A34EFV-M大致由DC/DC转换器部、电流驱动器部、保护电路部三个功能块组成（图1）。+BVcc UBuck-Boost DC/DCcontrol circuit0-Buck-BoostApplicationLED shortdetectionCircuitProtection circtiitfor LED andDiscreet parts1x1 lxvL!Protectioncircuitfor
3、 LSIFlag of warning dCurrentI5ETr-C477TPWMDriverLED1LEDSLED3LED4T图 1BD81A34EFV-M 的框图作为背光灯的驱动，首先是由DC/DC转换器，生成一定的电压。将DC/DC转换器的 输出连接到面板的LED阳极侧，由LED的阴极侧向LED驱动器灌入恒定电流，使LED发 光。为支持小功率的多灯LED驱动，LED的通道数（可连接的列数）设计为4。通过控制DC/DC转换器的开关占空比，使输出达到高于LED阳极引脚的电平，其中 包含了链接于电流驱动器的LED段数部分，也就是由LED产生的VF，通过LED驱动器的 误差放大器进行反馈控制，
4、使连接于IC的LED阴极引脚（LED14引脚）为1.0V。通过上述 控制，电流驱动器部即可保持LED电流恒定。作为面板的亮度调整之用，输出的电流具有PWM-dimming（PWM调光）功能LED电流的占空比可与外部的PWM信号输入同步变化。不仅如此，BD81A34EFV-M还搭载LED开路与短路故障保护、LED接地故障保护、DC/DC 转换器输出过流与过压保护功能，完善的保护电路非常有助于提高面板的可靠性。上面介绍了 DC/DC转换器电路、电流驱动器电路，接下来按顺序介绍RO的车载LED 驱动器的特点-防闪烁电路。升降压DC/DC转换器面对车载特有的电池电压波动和多样化的LED灯数，以升压方式
5、和降压方式很难进行 LED的闪烁控制与平台设计，要满足市场所要求的高可靠性与缩短开发周期之间的平衡实 属不易。因此，为了不依赖电池电压、可以始终稳定供给DC/DC转换器输出电压，RO采 用了一种称为“REGSPIC结构的独有升降压方式。下面介绍REGSPIC结构与一般的升降 压方式所用的SEPIC结构相比所具有两个优点。减少外置部件图2表示SEPIC与REGSPIC的电路构成。由图2可见，REGSPIC结构中，面积占有 率最高的线圈较少，可实现小型化和低成本化。另外，减少了电感，还可提高由线圈损耗部 分相应的效率。Driver ICV rT*REGSPIC(ROHM Original)THL优
6、点-粥K外都件-高效率元高耐压部，7.P 图2SEPIC和REGSPIC的电路构成实现高可靠性图2的SEPIC结构中,C1对于输出电压像电荷泵一样工作因此,Q1需要达到DC/DC 转换器输出电压(VOUT)+电池电压的耐压水平。另一方面，REGSPIC结构中，由于耐压达到DC/DC 转换器输出电压和电池电压二者较高一方以上即可，因此，REGSPIC结构由低耐压部件组 成，更容易控制。另外，Q2不仅用于升降压控制，还可作为LED阳极和二极管等外置部件接地短路时切 断与电池间通路的开关使用，因此，发生异常时可保护外置部件，有助于实现更高可靠性。 而SEPIC结构中，为切断与电池间的通路，将Q3仅作
7、为开关使用。高调光率的电流驱动器为满足车载面板向高亮度化方向发展的趋势需求，RO已完成了高调光率LED驱动器BD81A34EFV-M的技术开发。下面针对面板的高亮度化为何需要更高的调光率进行说明。 面板亮度虽然可以更高，但所要求的最低亮度水平几乎不变。考虑到输出在暗处等人眼不觉 疲劳的低亮度的情况，如果最高亮度（调光率100%）低一些，即使低调光率也可输出低亮度， 但近年来，面板规格一般最高亮度都非常高，因此，低亮度输出时需要具备高调光率。BD81A34EFV-M为了实现高调光率，利用RO独有的技术提高了电流驱动器输出LED 的响应性能。根据外部PWM输入占空比对LED电流进行开关控制。此时，
8、在PWM信号 低电平时关断电流驱动器电路，在高电平时导通电流驱动器电路，根据ON/OFF区间的时 间比调整LED电流。输入PWM与输出电流完全同步并时序一致是理想的结果，只要能实 现这一点，即可实现高亮度。而实际上，从输入PWM信号到电流输出会产生电路延迟， 由于该延迟，使得无法生成该时间宽度以内的脉冲。电流驱动器电路中搭载了电流控制用放大器，但按以往的PWM调光方式，在电流驱 动器电路OFF-ON时点，作为该内部放大器的启动时间会产生数倡指令的电路延迟。随 着市场对调光率的要求越来越高，该电路延迟已无法忽视。因此,RO搭载的PWM调光电 路，使放大器的启动时间降到最低，从而实现了更高调光率。
9、具体如图3所示，电流驱动放大器拥有LED电流输出用的反馈电路和另一条反馈电路。LED PINCurrent drive AMP反读电路 1(SW2=0N)LEDSW4反馈电路2(SW3,4=ON)图3电流驱动放大器的反馈电路这两条反馈通路由各SW进行切换。在PWM = High（LED为ON）区间，驱动LED电流 输出用的反馈电路（图3反馈电路1），由LED弓|脚灌入LED电流。在PWM = Low（LED为 OFF）区间，驱动另一条反馈电路（图3反馈电路2）,由内部恒定电压VREG产生电流。通过 进行这样的控制，LED电流虽然是关断的，但电流驱动放大器始终处于驱动状态， PWM二Low一Hi
10、gh时可平稳生成LED电流。由于反馈通路2的电流I2已设定为数以，因 此，本电路结构的功耗增加量已达到可以忽视的水平。图4为LED电流在有无与输出不同的反馈通路时对PWM信号的跟随性如何变化的比 较数据。 Single feedback (feedback 1 only Double feedback feedback 1 and feedback)LED current图4有无与输出不同的反馈电路的LED电流跟随性比较在没有另外的反馈通路时，从PWM=OFF-ON时点开始，到生成LED电流会产生约 10ps的延迟时间。与此相比，在有另外的反馈通路时，几乎没有延迟时间，可跟随到最小 达1p s
11、的PWM脉冲宽度。假设PWM频率为100Hz，那么如果是1p s的脉冲宽度，则可 实现10000 ：1的调光率。综上所述，BD81A34EFV-M实现了高调光率，非常有助于面板 的高亮度化。防止LED闪烁的DC/DC转换器输出电压放电电路将DC/DC转换器输出作为LED阳极控制LED时的问题在于从DC/DC转换器的OFF 状态再启动时会出现LED闪烁现象。当因向LED驱动器输入启动OFF信号以及异常检测时的保护动作等而关断DC/DC转 换器的开关输出时，输出电容里会有残存电荷。残存电荷通过DC/DC转换器输出电压反馈 用的电阻分压电路（图5ROVP1、ROVP2）进行放电。但是，放电时间达数秒
12、之长，因此， 必须考虑到在这种电荷残留状态下再启动的情况。在这种情况下，残留电荷通过LED元件 进行放电，之后进行正常的启动控制。这种瞬间放电表现为LED的闪烁。218XH.Add SW Fer diMha倒 Partis rj.4r-bar and cst iwv2iK)VP o学足图5防LED闪变电路传统上，为防止这种闪烁，一般选择以下两种方法之一。第一种方法是如图5-1所示， 给DC/DC转换器输出追加外置开关元件，在电路OFF时强制放电。这种方法可以避免再 启动时的闪烁，但需要增加开关元件和限流电阻等，部件数量会增多。第二种方法是如图5-2所示，降低过压保护用电阻值。降低电阻分压电路的
13、电阻值， 促进残留电荷的放电。这种方法的问题是正常工作时的功耗会增加。因此，BD81A34EFV-M如图5-3所示，在IC中内置了防闪烁用输出放电电路。该电 路使输出电荷的放电仅需数ms指令即可完成。而且，还不会增加外置部件数量和功耗。例 如，在 BD81A34EFV-M 的外置部件推荐值 Cout=20uF、ROVP1 = 360kQ、ROVP2 = 30k Q的条件下，设DC/DC转换器输出电压(Vout)为30V时，无输出放电电路：放电时间二约7.8s有输出放电电路：放电时间二约1.5ms可大幅缩短放电时间，并可防止因此导致的LED闪烁。未来展望未来，高性能化会进一步发展，对此，RO会继续推进内置通信功能、多通道LED驱动 器的开发。通过内置通信功能，不同的型号可通过通信设定不同的LED电流、电压、保护 功能等每种型号无需创建驱动电路可推进平台化发展。不仅如此通过搭载Diagnostic（诊 断）功能，实时监测LED电流及异常状态等并反馈到微控制器侧成为可能，可实施适合不同 情况的控制，提升设备的安全性能。另外，通过多通道化，使驱动各种灯类DRL、转向灯、 位置灯等）的驱动电路可集成于1枚IC，从而可灵活应对所需的通道数。RO将会继续开发 满足客户需求的高性能1。，不断开发有助于汽车节能与高性能的IC。
