两种LED背光驱动方案的分析与对比

贺朝阳，刘辉

1.创维研究院第一电源研究所，广东 深圳 518035

2.上海新进半导体深圳办事处，广东 深圳 518035

0 引言

超薄、高清、节能、环保是LCD TV采用LED背光优于CCFL背光的几大亮点，随着时间的推移，LED背光的液晶电视已经得到人们的认可，它的时代已经来临。自去年9月份以来，短短几个月的时间，LED液晶电视已占据了LCD市场11%以上的份额，有预测表明，3年内CCFL背光的液晶电视必将被完全取代。

同时，伴随着市场的不断扩大，LED背光驱动技术也日趋成熟，背光驱动方案也越来越多，但万变不离其宗，在LCD TV领域，LED背光驱动的主流解决方案仍是电感升压式DC/DC升压变换外加恒流控制电路（如图1所示）。本文将要对比的两种驱动方案也属此类，分别是AP3039+AP3608E（方案1）和AP3608单芯片解决方案（方案2）。

图1 LED背光驱动方案的原理框图

1 方案的比较与测试

1.1 三个芯片简单的说明

由上表1可知，AP3068在功能上就相当于一个AP3039与一个AP3608E的集成。

1.2 原理分析

在工作原理上，两种方案完全相同，都是先进行DC-DC升压转换，然后再对多路输出电流进行采集并反馈，从而实现恒流控制，详细的工作原理在许多文献中均有阐述，在此不再赘述，仅列出两者的原理图，以供参考。

图2 AP3039+AP3608E方案

片简

图3 AP3068方案

1.3 成本比较

从图2、3可知，两种解决方案的外围器件几乎相同，因此总成本主要取决于几个芯片之间的差价。实际上，AP3068的价格要小于AP3039与AP3608E的价格之和，也就是说，方案二在成本上更低，更具有价格优势。

1.4 性能比较

对于LCD TV产品，在背光技术方面有几个比较受关注的指标，其一就是背光的均匀性，不允许LCD屏上不同区域出现明显的亮度变化，这也就要求每个LED灯串的电流匹配度（Current Match）要高。其二是背光可调节，用以应对不同环境和消费者个人使用习惯的需求，不允许出现调节无反应或调节后不稳定的情况出现。其三是器件温升不能过高。下面就从这3个方面对这两种方案分别进行测试与对比。

1）电流匹配度对比

实际应用中，输出电容的大小对各通道电流的均流效果有较大的影响，如果条件允许，该电容值取值越大越好。文中方案输出电压46V，各通道设定输出电流60mA，总输出电流约0.48A，采用了220uF/63V的电容值。下表2为两种方案在稳定后各通道的电流测试值（CH1～CH8表示各个Channel，单位：mA）：

经过计算可得出：方案1的电流匹配度为1.0%；方案2的电流匹配度为0.95%。考虑到仪器测量误差、器件差异（如采样电阻为1%精度）等因素，两个方案的电流匹配度近似相等，也都满足规格书的要求（<1.5%）。

2）调光测试

背光亮度调节是LCD TV产品的一个重要功能，不仅要求调光时输出稳定，而且还要求调光线性度也要好。下表是这两种方案的在不同的调光占空比情况下，所测得的输出电流的平均值。

表3 不同占空比条件下对应的平均输出电流（单位：A）

从表中数据可以看出，在占空比为100%时的电流值并不等于表2中的各通道电流之和，主要原因在于仪器测试误差所致，这不影响我们对调光性能的判断。经测试这两个方案输出电流波形在关断和开通时无过冲无震荡。因此，这两种方案都能够非常理想的实现调光功能。

3）热性能对比

器件温升是一个比较重要的技术指标，因为它直接关系到产品的使用寿命，温升越高寿命越短。但是器件不同温升标准也不同，因此没有统一的标准，仅要求器件温升越低越好，一般在室温25℃时器件温升50℃以下都在安规范围内。

用热成像仪测试，方案1的最高温度器件是AP3608E，温度为47.8℃；方案2的最高温度器件是AP3068，温度为52.9℃，两者相差大约5℃。其原因有几个方面：（1）如前所述，AP3068相当于一个AP3039与一个AP3608E，除了还承担AP3608E的恒流损耗，还承担AP3039的驱动电流损耗。（2）方案2是一个单芯片方案，热源集中，散热条件不如方案1。除此以外，还与PCB Layout有关系。但总而言之，方案2比方案1的最高器件温升略高。

通过上述3个方面的对比可知，方案1、2在电性能上并没有太大差异，最大的差异在器件温升方面，但也不过略有差异而已。

2 结论

对于LCD TV中LED背光驱动的两种解决方案：AP3039+AP3608E方案和AP3068单芯片方案，通过工作原理、成本和性能方面的综合比较可知，AP3068的单芯方案成本更低，温升略高，如果对温升要求不苛刻，它是一种更好的选择。