高电流情况下驱动时分复用LED阵列的新方法

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作者:奥地利微电子公司(斯堪的纳维亚)现场应用工程师  Joel Gehlin


近几年来,为了大量减少所需电流阱和电流源的数量,系统设计人员在设计大型LED矩阵时,采用了时分复用架构。该架构能大大减少带有大型LED阵列的终端产品(如智能商业照明以及RGB招牌)中电子线路的尺寸和成本。

然而,当LED需要高电流时,因为刷新率的原因使得该设计比较难付诸实践。当两个或两个以上的LED同时点亮时,LED驱动需要使得电流在LED矩阵中得到均匀分流。这样的结果是,设计人员们发现使用传统LED驱动器芯片时,高电流输出(产生高亮度)与高效能、低成本、小尺寸很难同时兼得。(“刷新率”的释义见下文)


有趣的是,传统的LED驱动芯片能驱动大量矩阵排列的LED。但仔细阅读规格书我们就会发现:矩阵排列中电流阱/电流源的恒定电流基本保持在10-40mA;只有少数几个电流阱/电流源的恒定电流能达到150mA。


实际上,对许多大型显示应用来说,150mA的电流就足够了。但时分复用架构中的刷新率意味着LED的有效峰值电流一般都是芯片标称峰值电流的一半或三分之一。


本文通过并不为大家所熟知的电视背光LED驱动芯片描述了该问题的解决方案。快速增长的LED电视市场孕育出了新一代复杂、高效的大电流驱动芯片。本文将深入研究时分复用方法的具体操作,并展示背光驱动芯片能在多大程度上满足大型照明系统和标识系统的要求。


时分复用矩阵的基本操作
时分复用是驱动LED矩阵的一种技术,使用该技术时,无需每颗LED都搭配一个电流源。图1展示了时分复用方法的运作。为了控制LED D1,Source.1需要一个高于LED最大正向电压(VF)的电压;同时,Sink.1必须和一个电阻或其他类型的电流阱相连接,为LED带来电流。LED D5同样通过Source.2和Sink.2得到控制。

高电流

图1:LED时分复用方法的操作