基于AP3031的高效LED背光驅動電源方案

隨著電力電子技術的發展，越來越多的便攜設備開始使用中小尺寸(7`~10`)的液晶面板作為顯示輸出裝置。由于便攜設備電池容量有限，低效率的背光電源方案會嚴重縮短設備的工作時間，因此如何提高背光驅動的效率顯得至關重要。與此同時，隨著市場競爭日趨激烈，生產成本也成為考量驅動方案的一個重要指標。

目前業界通常使用雙級供電的電源方案為LED提供背光驅動，即從輸入電源通過一級降壓電路將電壓降至5V，然后再通過一級升壓電路為背光LED提供合適的驅動電壓。這種方案的缺點是使用了兩級供電，效率低而且成本偏高。

AP3031是BCD公司基于Poly emitter 工藝研制的新一代背光驅動IC，其特點是將芯片供電電壓的最大值由業界常見的6V提高至20V。基于AP3031耐高壓的特點，本文改進了背光驅動的方案，期望能夠提高變換器的效率，同時降低方案成本。

圖1是常見的升壓型背光驅動，其中輸入電壓Vin=5V，由電池電壓經過一級降壓電路得到。輸出電壓約為10V，驅動3x13的LED矩陣。使用示波器測量升壓電路中各個功率器件的電壓電流波形，可以得到各功率器件的損耗功率，升壓電路的功率損耗分布如圖2所示。

由圖2可以看出，導通損耗占了變換器損耗的最大部分，而導通損耗是電流流過功率管(圖1中的Q和D)時產生的損耗。以Q管為例，Q管上的電壓電流波形如圖3所示。

所以Q管的導通損耗PQcON-loss為：

由式1~2可以看出，在輸出功率Pout一定的情況下,輸入電壓與導通損耗成反比，因此選擇較高的輸入電壓可以有效降低功率開關管的導通損耗，提高變換器效率。

實驗測試結果如圖4所示，變換器的效率隨著輸入電壓的增加而增加。最高可至93%，比5V輸入時提高8%。需要注意的是，此方案中的供電電壓必需要小于輸出電壓，當供電電壓高于輸出電壓(如使用三芯鋰電池直接供電)，可采用下面的單級Sepic變換器方案。