“采用LED作為各種消費(fèi)類便攜式設(shè)備的背光，其前景不可估量?！饼埗ξ㈦娮庸究偨?jīng)理兼首席科學(xué)家茅于海如是說。同樣，安森美半導(dǎo)體公司數(shù)字消費(fèi)電子部產(chǎn)品市場經(jīng)理K.H.Ho也肯定地指出：“LED驅(qū)動器IC市場規(guī)模在2007年將有顯著增長?！弊屛覀儊矸治鲆幌?，LED作為背光源，已經(jīng)得到越來越廣泛的應(yīng)用，在手機(jī)中早就已經(jīng)完全普及。而手機(jī)的市場全球已經(jīng)達(dá)到每年9億臺，其中中國生產(chǎn)了3億臺，中國國內(nèi)市場需求也有8千多萬臺，其中智能手機(jī)占5.4%(458萬臺)。盡管不可忽視的是這個市場也正在被新興的OLED所蠶食，由于OLED本身發(fā)光不需要背光系統(tǒng)，因此功耗要比用LED背光的LCD屏要小，但根據(jù)iSuppli的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，雖然OLED早就用在手機(jī)的副屏中，可用在手機(jī)的主屏中還不到1%，其余99%仍然是液晶屏的天下，要到2010年OLED主屏才會增長到9%。所以LED背光的市場地位，目前還沒有受到挑戰(zhàn)。

這種情況也適用于屏幕尺寸在2英寸~5英寸的產(chǎn)品，包括數(shù)碼相機(jī)、PMP、PDA、GPS(07年大約有100萬部以上)等便攜式應(yīng)用中。數(shù)碼相機(jī)的市場規(guī)模很大，2006年全球銷量預(yù)計為7,120萬臺，中國銷量預(yù)計為635萬臺。不過，中國市場78%以上都是日本品牌，而日本品牌的芯片大多數(shù)由日商供應(yīng)；韓美品牌占16.6%，中國品牌只占5.3%。PMP仍然是叫好不叫座，根據(jù)賽迪數(shù)據(jù)，2006年中國銷量預(yù)計為69.7萬臺，全球PDA的銷量大約為1,500萬臺，只有智能手機(jī)的四份之一，其市場規(guī)模還在不斷萎縮。中國的GPS正在起步，到2005年底中國配備GPS導(dǎo)航設(shè)備的汽車不足10萬輛，雖然增速較快，但絕對數(shù)量還是很小。

在5"以上屏幕中，情況就比較復(fù)雜，尤其在7英寸以上的便攜式DVD，原來都還是采用CCFL作為背光，而現(xiàn)在也正在逐步地被LED所蠶食。特別是在歐盟實施RoHS的法令以后，含汞的CCFL會被禁止，否則要付10美元的有害物質(zhì)處理費(fèi)，這將加快采用LED背光的步伐。在筆記本電腦等更大型的液晶屏中，采用LED背光也會成為一種趨勢，因為它不但可以使屏幕的厚度減半(從9mm降到4.5mm)，重量減輕26%，而且還可以節(jié)省50%的耗電，其唯一的不足是成本比CCFL高2.38美元，但預(yù)計用戶是可以接受的。據(jù)估計，2007年將有8%的筆記本電腦采用LED作為背光，而2007年筆記本電腦的預(yù)計產(chǎn)量為8,500萬臺，采用LED作為背光的筆記本電腦將達(dá)到680萬臺，這一數(shù)據(jù)還有望突破。

兩種架構(gòu)產(chǎn)品仍是市場主流

LED市場規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大的同時，技術(shù)的進(jìn)步也在同步上演。隨著多媒體手機(jī)和智能手機(jī)的快速增長，以及用戶們更廣泛地接受互聯(lián)網(wǎng)瀏覽、移動電視、視頻播放、GPS(全球定位系統(tǒng))和電子郵件服務(wù)，這些應(yīng)用對于更加清晰和尺寸更大的顯示屏的需求日益迫切。這種趨勢要求LCD背光采用更復(fù)雜耐用的LED驅(qū)動器IC。通常，手機(jī)中白光LED驅(qū)動電路經(jīng)常使用兩種架構(gòu)：LED以串聯(lián)方式連接的電感升壓轉(zhuǎn)換電路；每顆LED都通過穩(wěn)定的電流源驅(qū)動的電荷泵驅(qū)動器。電感解決方案可以帶來最佳的整體效率，而電荷泵方式由于使用小型陶瓷電容作為能量轉(zhuǎn)換器件，所以體積最小。

為此，有些LED驅(qū)動IC供應(yīng)商針對這兩種架構(gòu)都有相應(yīng)的產(chǎn)品。例如，安森美半導(dǎo)體的NCP5010是一種電感升壓轉(zhuǎn)換器，并集成肖特基二極管，節(jié)省更多板空間。由于采用的是倒裝芯片封裝，占用的板面積不到3mm₂(封裝尺寸為1.7×1.7mm)，高度只有0.6mm。它提供22V電壓，為LCD背光應(yīng)用的2至5個串聯(lián)白光LED供電，能效高達(dá)84%。它具備true cut-off、短路和過壓保護(hù)功能，并提供欠壓切斷。

NCP5602/5612/5623則是安森美半導(dǎo)體的電荷泵型驅(qū)動器產(chǎn)品，具有多模式電壓轉(zhuǎn)換，允許更佳的電源轉(zhuǎn)換，最高效率達(dá)90%，以鋰離子電池為主的工作區(qū)間上平均效率達(dá)85%。它的封裝尺寸為2×2mm，厚度只有0.6mm。

龍鼎微電子的PAM2840是針對第一種架構(gòu)的IC，采取的封裝為SOP-8。針對第二種架構(gòu)的產(chǎn)品PAM2701也是一種專門用于手機(jī)LCD屏或是PMP LCD屏的電荷泵升壓器件，只需要外加四個普通的廉價陶瓷電容就可以工作。它最多可以驅(qū)動4顆正向電流高達(dá)30mA的LED，并保證各路的電流相差不到3%，所需點(diǎn)亮的LED由三根控制線來選擇。它可以工作于鋰電池電壓高于LED的正向電壓，也可以工作于鋰電池電壓低于LED的正向電壓，并能自動轉(zhuǎn)換其模式，最高效率高達(dá)91%。其封裝則采用3×3mm和4×4mm的QFN。

還有一些供應(yīng)商目前只推出了串聯(lián)白光驅(qū)動IC或電荷泵型IC。例如，啟攀微電子(上海)有限公司的CP2129是一款具有開路保護(hù)功能的串聯(lián)白光驅(qū)動芯片，可驅(qū)動2~6顆串聯(lián)LED，是一種基于電流反饋的PWM模式高效率升壓轉(zhuǎn)換器。同樣的，北京思旺電子技術(shù)有限公司也推出效率達(dá)到85%的白光LED驅(qū)動SE3506，可以用一節(jié)鋰電池驅(qū)動2~6個串聯(lián)的LED。SE3506電源電流僅100mA，比同類LED驅(qū)動小10~20倍，因此為用電池供電且強(qiáng)調(diào)低功耗的便攜式應(yīng)用提供了能量節(jié)約。此外，它還內(nèi)置有過熱保護(hù)(OTP)和過電流保護(hù)(OCP)。

模擬及混合信號器件和非易失性內(nèi)存供應(yīng)商Catalyst半導(dǎo)體推出的CAT3636是采用自適應(yīng)分?jǐn)?shù)電荷泵方案的新一代LED驅(qū)動器。據(jù)悉，該芯片采用Catalyst的創(chuàng)新Quad-Mode轉(zhuǎn)換架構(gòu)設(shè)計，最多能驅(qū)動6顆白色/彩色LED。根據(jù)輸出電壓和輸入電壓比率為1.33×的升壓模式，減小了在電池端的輸入開關(guān)電流，可使系統(tǒng)的輸入噪聲達(dá)到最小。在不增加成本、元件數(shù)和電路板空間的條件下，CAT3636給予系統(tǒng)設(shè)計師接近電感式升壓轉(zhuǎn)換器的高達(dá)92%的效率(在鋰電池的有效工作電壓范圍內(nèi)的平均效率是84%)，同時還保持了電荷泵的簡便性。

另外，手機(jī)照相也是推動手機(jī)技術(shù)發(fā)展的應(yīng)用之一。目前，手機(jī)正采用分辨率更高的相機(jī)，也在推動市場對于低光環(huán)境上閃光功能的需求。要將傳統(tǒng)的氙氣閃光燈放置到尺寸相當(dāng)緊湊的手機(jī)內(nèi)對設(shè)計工程師來說極具挑戰(zhàn)性，因為除了粗大的閃光用高壓電容外，還必須加上燈泡以及相關(guān)的變壓器與電子線路，而傳統(tǒng)的閃光燈也不適用于視頻拍攝的用途。因此，高功率LED更適合于多媒體手機(jī)中的閃光功能。

為此，安森美開發(fā)了NCP5608多模電荷泵LED驅(qū)動器。它不僅能以高達(dá)400mA大電流的能力驅(qū)動1W大功率LED，還擁有同時驅(qū)動用于主屏和附屏背光的4只LED的能力。這兩種功能共享一個高效的電荷泵轉(zhuǎn)換級，從而將外接電容數(shù)量減至最小。其封裝尺寸是4×4mm，厚度只有0.8mm。國內(nèi)供應(yīng)商龍鼎微電子也不甘落后，推出了PAM2800。該芯片可以在采用四個充電電池、或3個普通干電池、或堿電池、或是鋰電池時，以350mA驅(qū)動1W的LED，在電池的大部分壽命期間能夠保持LED的電流恒定，工作效率達(dá)80%~95%，封裝為SOT23。

更高驅(qū)動能力和集成式是未來發(fā)展趨勢

更高功率的LED可以得到更高的亮度，拓展更多的新興應(yīng)用，例如手機(jī)中的趣味照明、手電筒等。因此，驅(qū)動更高功率LED成為LED驅(qū)動IC下一步的發(fā)展趨勢。龍鼎微電子已開發(fā)升壓型PAM2801，可以在一節(jié)1號電池，或兩節(jié)1號電池，或采用太陽能電池時，點(diǎn)亮一個1W或3W的LED，其反饋電壓只有95mV，而最大輸出電流可以達(dá)到1A，最高效率可達(dá)90%，封裝為SOT23。

提高電源驅(qū)動能力和集成性是LED驅(qū)動IC設(shè)計的兩大趨勢。XxAesmc

此外，一些便攜式應(yīng)用產(chǎn)品為了追求用戶對于視覺的享受，屏幕的尺寸不斷增大，LED驅(qū)動IC所需驅(qū)動的LED個數(shù)也越來越多。通常的做法是把很多LED串聯(lián)起來，以確保流過所有LED的電流一樣大，從而確保亮度一樣亮。串聯(lián)的LED數(shù)目越多，所需的驅(qū)動電壓也就越高。這樣，就不能采用普通的CMOS工藝，而必須采用高壓BCD工藝，這就需要晶圓廠家的配合。目前，龍鼎微電子正致力于多串多個LED驅(qū)動芯片的開發(fā)和應(yīng)用。主要采用高壓BCD工藝。所能驅(qū)動的LED總數(shù)將達(dá)到幾十個、幾百個直到上千個。在每一串中的電流自然是平衡的，而各串之間也可以達(dá)到很高的匹配精度，這是靠每一串都有電流反饋控制而實現(xiàn)的。

茅于海指出：“所需的驅(qū)動總功率取決于LED的總數(shù)。當(dāng)總功率不是太高時，不但希望把MOSFET等集成進(jìn)去，而且還希望把升壓用的肖特基二極管也能集成進(jìn)去?！边@意味著，LED驅(qū)動芯片將集成更多的內(nèi)容已成為該產(chǎn)品的重要發(fā)展趨勢。安森美的K.H. Ho也同意這一觀點(diǎn)：“LED驅(qū)動器IC的發(fā)展趨勢是在一個單一的封裝中集成更多的功能?？赡苁羌蓭讉€LDO為相機(jī)模塊中的CMOS圖像傳感和視頻處理器供電，以及集成LED同步電路以實現(xiàn)趣味照明?！?P>

但是，茅于海還表示：“驅(qū)動幾十個LED時，仍然可以把MOSFET集成進(jìn)去，再多就要放到外面?！碑?dāng)總功率增大時，即使有90%的效率，其耗散功率也隨著增大，當(dāng)耗散功率大于芯片所能耗散的功率時，這時MOSFET就不能再集成進(jìn)去。這個臨界點(diǎn)取決于芯片的封裝技術(shù)，以及PCB板所能耗散的功率。

臺灣供應(yīng)商立锜科技已推出這類產(chǎn)品，將中高端手機(jī)所需的白光LED驅(qū)動IC與LDO整合在一個封裝體中，尺寸最小可達(dá)2×2mm，采用CMOS工藝，晶園合作伙伴是臺積電。該公司還將繼續(xù)推出集成度更高的這類IC產(chǎn)品。

研諾(AnalogicTec)也推出了AAT2842，將一個強(qiáng)電流電荷泵、背光/鍵盤驅(qū)動器、一個高輸出閃光驅(qū)動器和兩個通用的LDO結(jié)合在單個4×4mm的TQFN44封裝內(nèi)，并保持背光/鍵盤和閃光的獨(dú)立控制功能。不僅減少元器件的使用數(shù)量、降低系統(tǒng)BOM成本，并在不影響設(shè)計的靈活性和電路性能的同時，構(gòu)建更加緊湊的系統(tǒng)。

值得一提的是，一些以單片鋰電池供電的移動和個人電子產(chǎn)品——諸如智能手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)及可拍照手機(jī)，在以前一直使用的是分立的芯片以實現(xiàn)背光和閃光功能。AAT2842帶有一個強(qiáng)電流三重模式的電荷泵，可以實現(xiàn)兩個獨(dú)立S2Cwire(Simple Serial Control)串行數(shù)字接口為顯示背光或鍵盤應(yīng)用獨(dú)立驅(qū)動多達(dá)4個LED，并同時驅(qū)動4個LED用于強(qiáng)電流閃光應(yīng)用。

作者：余敏