基于AP3031的高效LED背光驱动电源方案

随着电力电子技术的发展，越来越多的便携设备开始使用中小尺寸(7`~10`)的液晶面板作为显示输出装置。由于便携设备电池容量有限，低效率的背光电源方案会严重缩短设备的工作时间，因此如何提高背光驱动的效率显得至关重要。与此同时，随着市场竞争日趋激烈，生产成本也成为考量驱动方案的一个重要指标。

目前业界通常使用双级供电的电源方案为LED提供背光驱动，即从输入电源通过一级降压电路将电压降至5V，然后再通过一级升压电路为背光LED提供合适的驱动电压。这种方案的缺点是使用了两级供电，效率低而且成本偏高。

AP3031是BCD公司基于Poly emitter 工艺研制的新一代背光驱动IC，其特点是将芯片供电电压的最大值由业界常见的6V提高至20V。基于AP3031耐高压的特点，本文改进了背光驱动的方案，期望能够提高变换器的效率，同时降低方案成本。

图1是常见的升压型背光驱动，其中输入电压Vin=5V，由电池电压经过一级降压电路得到。输出电压约为10V，驱动3x13的LED矩阵。使用示波器测量升压电路中各个功率器件的电压电流波形，可以得到各功率器件的损耗功率，升压电路的功率损耗分布如图2所示。

由图2可以看出，导通损耗占了变换器损耗的最大部分，而导通损耗是电流流过功率管(图1中的Q和D)时产生的损耗。以Q管为例，Q管上的电压电流波形如图3所示。

所以Q管的导通损耗PQcON-loss为：

由式1~2可以看出，在输出功率Pout一定的情况下,输入电压与导通损耗成反比，因此选择较高的输入电压可以有效降低功率开关管的导通损耗，提高变换器效率。

实验测试结果如图4所示，变换器的效率随着输入电压的增加而增加。最高可至93%，比5V输入时提高8%。需要注意的是，此方案中的供电电压必需要小于输出电压，当供电电压高于输出电压(如使用三芯锂电池直接供电)，可采用下面的单级Sepic变换器方案。