ROHM最新LED背光灯用驱动器技术

   2013-12-31 4140

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μs 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,ROHM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。

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。

 

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[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引脚灌入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=Low→High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μA,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。

 

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[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10μs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1μs的PWM脉冲宽度。假设PWM频率为100Hz,那么如果是1μs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5 ROVP1、ROVP2)进行放电。但是,放电时间达数秒之长,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。

 

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[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=360kΩ、ROVP2=30kΩ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=约7.8s

有输出放电电路:放电时间=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,ROHM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。ROHM将会继续开发满足客户需求的高性能IC,不断开发有助于汽车节能与高性能的IC。

 
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