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娱乐智能手机背光驱动模块设计指南

(2009/7/24 20:28)
标签:艾为 背光驱动 兼容设计
娱乐智能手机背光驱动模块设计指南

在金融危机的冲击之下,Gartner、Juniper Research、ABI Research等多家知名分析机构在发布全球手机市场相关研究报告时,均表示全球手机全球销售量呈下滑趋势,但却一致看好智能手机市场增长的潜力,认为其将出现逆势增长。Juniper Research在其最新的研究报告中称,即便是在当前经济衰退的环境下,智能手机的销售仍将保持健康发展,预计到2013年智能手机销量将占整个手机销量的23%。ABI则称,2008全球智能手机销量为1.71亿部,2009年将进一步增长至2.03亿部,增幅达18%。另有数据统计,智能手机利润率高达60%,甚至100%

而中国的手机行业依靠MTK的Turnkey模式迅速发展壮大后由于产品同质化非常严重而大打价格战,导致利润急剧下降,金融危机对于严重依赖出口的手机行业更是雪上加霜,手机行业原来的粗放经营风光不在,而智能手机在逆势中的崛起以及远远高于一般手机的利润率,将是国内手机行业的下一个利润增长点。为了迎合智能手机市场的这种需求并和手机行业一同成长,国内一些芯片设计公司也都陆续推出了Turnkey智能手机解决方案,其中有支持Windows Mobile操作系统的海思半导体的K3智能手机,还有支持Android操作系统的福州瑞芯微电子的瑞芯微三剑客。Turnkey模式可以降低手机设计的技术难度,由于国内公司由于更贴近本土市场,在规格制定、技术支持、产品性价比以及物流方面都具有明显优势,而且国内公司的进入对于打破MTK的在国内市场的垄断,以及提高手机行业的核心竞争力,都有重要意义。另外,解决方案中需要一些外围元器件以支持智能手机的复杂功能。娱乐智能手机需要处理图像、音乐、视频流等多媒体格式,提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。这些应用要能够清晰的呈现在手机屏幕上,手机必须要具备一块尺寸比较大的LCD屏,所以娱乐智能手机一般会采用3.0英寸~3.5英寸的LCD屏,而这个尺寸的LCD屏一般需要5~6颗WLED来为其提供背光光源。

上海艾为电子的AW96XX是一系列引脚全兼容的高效率自适应1X/2X电荷泵型并联WLED驱动器,有四款产品,输出可驱动5~6颗WLED,非常适合屏幕尺寸在3.0英寸~3.5英寸的手机背光,支持两种调光方式: PWM调光和一线脉冲计数调光。具体产品型号及其特点见下表:

产品型号

产品描述

封装形式

器件标记

AW9635QNR

1X/2X 电荷泵,5 路LED,PWM 调光

QFN3x3-16L

ALP35

AW9655QNR

1X/2X 电荷泵,5 路LED,一线 调光

ALP55

AW9636QNR

1X/2X 电荷泵,6 路LED,PWM 调光

ALP36

AW9656QNR

1X/2X 电荷泵,6 路LED,一线 调光

ALP56

为了帮助设计人员缩短PCB设计及手机开模时间,节省物料成本,我们提出了PCB兼容性设计方案。根据我们提供的方案,背光驱动模块的硬件设计可以归一化,例如,当LCD屏从3.0英寸换成3.5英寸时,背光驱动模块的硬件不需做任何改动,只要更换驱动芯片就可以了,这样可以最大程度节省设计人员的设计时间及物料成本。

AW96XX系列的PCB兼容性设计参考电路如图1所示。在PIN1和PIN16两个引脚各接一个电流设定电阻RISET,就可以实现只更换驱动芯片来适应不同尺寸LCD屏的目的。更详细的PCB兼容性设计方案说明,设计人员可参考4LED/5LED/6LED驱动器PCB兼容设计指南

由于AW96XX系列是一个自适应双工作模式电荷泵升压转换器,为了充分发挥AW96XX系列的性能,PCB电路设计以及layout必须仔细考虑。在PCB电路设计时,设计人员需要关注外围电容和电阻的选取。

电阻的选取

AW96XX系列需要一个电流设定电阻RISET来设定每路LED的最大电流,每路LED最大电流与RISET之间关系为:

图2为LED电流与电流设定电阻RISET关系曲线,表1列出了几种典型LED电流值对应的RISET阻值。

电容的选取

在手机等空间受限的应用场合中,一般多使用封装尺寸小陶瓷电容。一个标称值为1μF的陶瓷电容在实际应用中,它的电容值真的是1μF吗?

   工作温度的影响

陶瓷电容根据电介质类型分为一类电介质电容和二类电介质电容。一类电介质电容也叫温度补偿型电容,具有可预见的温度系数,最常见的一类电介质电容是COG温度补偿型电容,但是由于成本过高,手机中通常不会使用此类电容。常用的二类电介质电容有很大的电容容量和温度稳定性。常用的二类电介质电容有X7R、X5R和Y5V。X7R在-55℃~125℃的温度范围内提供仅有±15%变化的中等容量电容容量,X5R的电容变化量和X7R一样,都是±15%,只是工作温度范围稍小,为-55℃~85℃。Y5V能提供最大的电容容量,但电容容量变化范围较大,在-30℃~85℃的温度范围内电容容量变化-82%~22%。成本和性能的折衷,通常建议设计人员选取X5R、X7R陶瓷电容,而Y5V陶瓷电容容值随温度变化太大,在对电容值比较敏感的应用场合,不推荐使用。

   直流偏压的影响

陶瓷电容的点容值还随直流偏压发生变化,图3是某公司生产的三种类型电容容值与直流偏压关系曲线。从曲线中可以看到,随着直流偏压组建逼近额定值,一个X7R陶瓷电容的电容值损失了30%左右,一个Y5V陶瓷电容的电容值损失接近80%!

                                                                                    

封装尺寸的影响

另外,手机的主板空间狭小,设计人员都趋向于选择封装尺寸小的陶瓷电容。但应该注意到,陶瓷电容的封装尺寸对其性能也有非常重要的影响。封装尺寸越小,陶瓷电容的性能越差,图4是某公司标称电容值为1μF的不同封装尺寸不同耐压容限的X5R陶瓷电容的电容值与直流偏压的关系曲线,从图中明显可以看到,0603封装尺寸的X5R陶瓷电容在电容两端电压为4.0V时的电容值为标称值的94%,而0402封装尺寸的X5R陶瓷电容在同样条件下的电容值为标称值的47%,变化了有53%之多!                                            

                         

       AW96XX系列WLED驱动器工作仅需要三个电容,分别是输入电容CIN、输出电容COUT和升压电容Cflying。考虑性能并兼顾手机等空间应用受限场合,这三个电容推荐均选取电容值为1μF、耐压容限为10V、0603封装尺寸的X7R或X5R陶瓷电容。

在上面的AW96XX电路设计中,我们提出了一些外围器件的选取中需要注意的地方,在PCB的layout方面,也给设计人员一些建议:

1、 WLED驱动器是模拟功率器件,AW96XX芯片的散热片、GND引脚和PGND引脚必须在PCB上接在一起,芯片散热片下面通过四个通孔连接到铺地层,通过PCB的良好接地来提高散热性能和抑制噪声性能。

2、 所有外围器件尽量靠近芯片。CIN、COUT、Cflying和RISET分别靠近芯片对应的VIN、VOUT、C+、C-和ISET引脚。器件焊盘和芯片引脚之间应直接用同一层铜线连接,避免通过通孔用两次铜线连接。

3、 连接至VIN引脚的电源线要尽量宽,从手机电池到芯片VIN引脚的电源线最好采用星型接法,以避免和其他电路之间产生相互干扰。

AW96XX系列PCB参考layout如下图所示:

 

                                                                                                             

“完美源自用心”, PCB电路设计要考虑外围器件的各种因素对其特性的影响,并要兼顾物料成本和PCB空间的考虑,PCB布图要考虑各种干扰和寄生对电路正常工作可能造成的影响,所有的问题都被仔细考虑并规避,才能设计出符合要求的手机背光驱动模块。同时PCB兼容性设计可以做到设计的归一化,使手机背光驱动模块设计既简洁又高效,最大程度的减小设计人员的设计时间和物料成本。

相关文章:如何选择低成本高性能的LED驱动器

                      4LED/5LED/6LED驱动器PCB兼容设计指南

史亚军
项目经理
上海艾为电子技术有限公司
邮箱:shiyajun@awinic.com.cn

评 论
7楼 52RD网友 发表于 2010/5/7 11:11 回复
五楼哪里的?这么嚣张?
6楼 52RD网友 发表于 2009/7/28 17:34 回复
5楼的一看就知道是根不咋滴的葱!
5楼 delulu 发表于 2009/7/28 17:07 回复
等着吧,我们的一颗六路IC一出,什么艾为、启攀微统统完蛋。 LPS销售达人
4楼 JJ(游客) 发表于 2009/7/27 23:40 回复
施主可是自东土大唐而来,专程去往西天拜佛求亲的?
3楼 妖蛾子(游客) 发表于 2009/7/25 20:52 回复
靓仔,我看你骨骼精奇,是万中无一的练武奇材,维护世界和平就靠你了,我这里有本秘籍,见与你有缘,就十块钱卖给你了!
2楼 Greylion(游客) 发表于 2009/7/25 19:22 回复
艾为的人很牛逼,不得不承认!
1楼 Greylion(游客) 发表于 2009/7/25 19:17 回复
艾为的人很牛逼,不得不承认!
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zwww1212艾为哪颗FM LNA IC 呢?(2-18)
52RD网友孙总这个造型变化很大啊(1-3)
yuzhouyouling天啊。。推荐日志里全是艾为的软文。。。。(12-5)
xtwang1016加油!努力!(10-25)
52RD网友虽然不恰当。。。蛮装逼的(9-29)
52RD网友写得不错(9-18)
caiqing07104感谢楼主分享, 技术贴!(9-12)
caiqing07104感谢楼主分享!!(9-12)