基于AP3036的高效LED背光驱动电源方案

目前便携式电子产品的液晶屏幕背光主要是以白光LED为主，白光LED的亮度随着电流成正比，AP3036提供串连式LED架构，最高可以提供8颗白光LED串连所需电压，并可串联一电阻来设定最大LED电流，功能可涵盖所有小尺寸液晶屏幕背光所需，并保证LED亮度的均一性。AP3036最大的优势是可以用PWM信号调节LED 亮度，调光频率范围非常宽，可以到100KHz,当AP3036使用20KHz以上的频率调节LED亮度时候，可以跳过音频范围，因此音频干扰更小，EMI更好。 
 

AP3036的转换效率最高可以到达82%,最低工作电压达到2.5V, 可以降低电流消耗并且延长电池使用时间，内建的肖特基二极管降低系统所需组件及复杂度。内建的软启动（Soft start）功能可以降低侵入电流（Inrush current），过电压保护（OVP）及过电流保护（OCP）可以确定系统在正常状态下工作。  

AP3036采用SOT23-6及TSOT-23-6两种封装，并有200mV版本和250mV版本（AP3036A），目前这两种版本都已经量产，并开始提供样品和Demo Board.

1  AP3036简介

AP3036是BCD公司最新推出的LED背光专用驱动控制芯片，采用电感结构电流模式升压控制，提供理想的LED恒流功能和优秀的调整率。AP3036采用串联的LED 结构最多可以驱动8LED,通过一个电流检测电阻实现LED的恒流功能。输入电压范围达到2.5V到16V,可以使用单节的电池或者多节电池串联进行系统供电。

AP3036最高工作频率达到1.0MHz, 所以可以明显的减小外部器件的参数和尺寸，典型的1mm 22uH 电感和0.22uF的输出电容可以满足正常的使用条件。

图2  AP3036/A的管脚图

2  8LED 20mA 背光驱动方案

对于便携式的电子产品的液晶屏幕背光大部分在8LED 以下，使用的LED为20mA的小封装结构，所以本方案可以满足绝大多数这类场合的应用。

应用电路参考图1.LED最大电流是通过FB对地的一个电阻RISET确定的。因为LED采用串联结构，所以可以保证每个LED电流相同，并且与每个LED的导通电压变化没有关系。LED电流的精度就只与电阻的精度有关系，建议选择高精度的电阻来确定LED电流。LED电流和RISET的关系由下公式表示：RISET=VFB/ILED,VFB可以在数据手册里找到。在系统启动瞬间，输入会有比较大的涌入电流，为了避免这种情况对系统和电池产生不良影响。AP3036集成软启动功能，在0.7ms的时间内缓慢启动来消除这种影响。

相应的Demo Board PCB 如下图：

图3  方案PCB Layout

图4  方案实物图

为了避免音频干扰，AP3036特别增加了高频调光功能，PWM调光的频率可以高达100KHz 有效的避免了20KHz以下的音频干扰。并且保证完美的调光线性度和系统稳定性，参考下图5和图6.

图5  LED Current vs. PWM Duty

图6  PWM 调光波形（VIN=3.6V; ILED=20mA; 8LED; FPWM=100KHz; Duty=50%）

3  AP3036还提供其他两种调光方式：

1、PWM调光信号可以直接通过FB进行LED电流调节，这样可以留出CTRL Pin进行系统的使能控制。参考下图7:

图7  PWM 通过FB调光

2、直流电平调光，通过改变DC电平值来改变LED电流大小。与PWM调光相比，DC调光有更加稳定的LED电流和输出电压，并且避免了PWM信号的高频干扰。参考图8.

图8  DC电平通过FB调光

便携式的电子产品都是使用电池进行系统供电，背光系统具有高的转换效率可以有效的延长电池的使用时间。AP3036具有高于82%的转换效率，可以尽可能的延长电池使用时间。下图9是不同LED个数时候的系统转换效率。

图9  转换效率与LED个数曲线

AP3036具有2.5V到16V的输入电压范围，并在整个电压范围内具有高的转换效率，下图是8LED 20mA电流在整个输入电压下的转换效率曲线。

图10  转换效率与输入电压曲线

另外，AP3036还内置了必要的保护功能。

1、内置LED开路保护功能，AP3036内部可以监控输出电压。当LED开路，系统输出电压达到30V,系统会工作在打嗝模式来保证小的功率损耗，并时刻检测LED状态，当LED恢复连接时候系统自动恢复正常的工作状态。

2、内置过功率保护功能，AP3036按工作频率来检测电感的最大峰值电流，当电感电流大于550mA时候，芯片会周期性的关闭内部功率三极管从而限制了系统的最大功率，保证系统在发生异常情况时候的安全。

4  小结

使用BCD公司的AP3036可以设计出更高效率的LED背光驱动电源，具有方案新颖、元件数少，体积小，成本低，性价比高的优点，同时这些方案满足电流控制精度、可靠性等全面要求，技术成熟，优势明显，具有广阔的应用前景。