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一种液晶显示器的LED背光驱动控制设计方案
关键字:液晶显示器LED背光驱动控制
相对传统的CCFL液晶显示器背光源存在色阶差、色纯度低、需高压驱动导致功耗大、
屏厚度大等缺点而言,LED背光源以其功耗低、寿命长、更环保、屏厚度低等优点在民用和
军用显示产品上得到更多应用。尤其是它超强的色彩表现力更是CCFL背光源远不及的,其
色彩饱和度达到甚至超过AdobeRGB和NTSC色彩标准要求,可以达到NTSCratio100%以
上平面光源特性,而CCFL背光只能实现NTSC色彩区域的78%。另外,LED的高刷新频
率使其在视频方面有更好的性能表现,LED显示屏的单个元素反应速度是CCFL背光液晶屏
的1000倍,即使是在强光下也可以照看不误,并且适应零下40℃的低温。
随着LED背光源越来越广泛地应用,其驱动电路的良好设计也就显得格外重要。对于
普通的小型液晶显示器而言,通常只要几个LED灯便可满足其显示要求,因此对驱动电路
的要求也较低。对于中大型液晶显示器而言,常需要几十、上百个的LED灯,对电路驱动
能力的设计要求就更高。笔者介绍的基于LT3599LED背光源驱动控制电路,可以适用于中
大型液晶显示器(同样也可适用于小型液晶屏背光源的驱动)。此电路经测试和试验验证,
能满足各种常规中大型液晶显示器的背光驱动控制电路的要求。
1LT3599简介
LT3599是一款真彩色PWM脉宽调控的DC/DC转换器,它的占空比高达3000:1,带
有4路LED驱动,每路可驱动120mA电流,且每路的电流大小均可编程控制和独立开关。
它能适应3.1V~30VDC的宽输入电压范围,输出电压高达44VDC,开关频率范围为
200kHz~2.1MHz,同步时钟的选择灵活———即可接外部时钟也可用自带同步时钟。
LT3599带过压、欠压、过流、过热、抗较大浪涌电流、输出短路或开环保护等完善的
保护功能,是一款安全可靠的集成控制芯片。
2电路的总体设计
整个驱动控制电路的整体构成框图如图1所示,由多路电源输出模块、LT3599控制模
块、FPGA可编程PWM脉宽控制模块、LED灯组模块组成。LT3599内部是升压电路,将
输入的电压在FPGA模块的控制下转换成LED灯组所需的稳定电流和电压,从而实现亮度、
对比度调节,提供给液晶屏稳定均匀的背光源。
图1驱动控制电路系统框图
2.1多路电源输出模块的设计
设计时选用了日本COSEL公司的CBS502424、CBS502403集成电源块,设计成可调稳压
电路。外部电源只有一路(+28VDC)输入,经内部的整流、滤波、电压转换和稳压处理后,
转换输出给FPGA模块以及LT3599控制模块所需要的+5VDC、+3.3V和+24VDC等多路电
压。
2.2LT3599控制模块的设计
LT3599有2种封装:28个管脚的封装和32个管脚的封装,其中32个管脚的封装是
热控增强型封装,对于高亮及中大型液晶屏来说,选择32个管脚的热控增强型封装设计
电路更稳定可靠。其典型控制电路如图2所示。
图2LT3599典型应用电路
2.2.1输出LED驱动电流大小的设计
LT3599有4路LED电流输出通道,每路输出的电流大小在30~120mA之间,具体
通过设置ISET管脚所接电阻RISET值大小来控制,此RISET电阻值范围在11~44.2kΩ之
间,RISET值与LED驱动电流大小的具体计算方法为:
LT3599通过PWM脉宽调控来改变其输出给的LED电流值大小,从而改变LED的亮度,
实现对液晶显示器亮度和对比度的调节。PWM脉宽与LED电流的关系曲线图如图3所示。
图3PWM脉宽时序与LED电流关系图
2.2.2开关频率的设计
LT3599有很宽的工作开关频率,在200kHz~2.1MHz之间,具体由管脚RT所接电阻值
的大小来决定,RT值与开关频率大小的关系图如图4所示。
图4开关频率与管脚RT所接电阻值关系曲线图
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