預(yù)先設(shè)定一個 - 液晶顯示器的LED背光驅(qū)動控制設(shè)計方案

預(yù)先設(shè)定一個LT3599 內(nèi)部極限保護(hù)溫度，當(dāng)LT3599 芯片溫度超過這個值時LT3599 輸出給LED 燈的電流就自動降低，從而使芯片的溫度慢慢降低。LT3599 內(nèi)部設(shè)定給VREF的參考電壓時1.227 V，VREF最大輸出100 μA 電流。具體的電路設(shè)計如圖6 所示，LT3599 內(nèi)部最大控制節(jié)點(diǎn)的溫度值與電阻R1、R2的選擇對應(yīng)關(guān)系如表1 所示。

　　

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　　圖6 用TSET管腳設(shè)計溫度保護(hù)電路

　　表1 LT3599芯片內(nèi)部最大節(jié)點(diǎn)控制溫度與電阻R1、R2的對應(yīng)關(guān)系

　　

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　　3)欠壓保護(hù)電路的設(shè)計：通過

　　

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　　管腳設(shè)計欠壓保護(hù)電路。為了避免電路在超低電壓下工作導(dǎo)致出現(xiàn)不穩(wěn)定狀況，當(dāng)此管腳電壓低于1.4 V 時LT3599 會自鎖。LT3599的關(guān)斷電壓和接通電壓可分別通過式(3)和式(4)計算而得：

　　

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　　當(dāng)

　　

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　　管腳電壓低于1.4 V 或者VIN管腳電壓低于2.7 V 時，欠壓保護(hù)就會關(guān)閉整個LT3599 電路，避免電路工作在不穩(wěn)定狀態(tài)。具體的電路設(shè)計如圖7 所示。

　　

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　　圖7 欠壓自鎖控制電路

　　4)FPGA 模塊通過SS 管腳設(shè)計軟啟動開關(guān)鎖，避免當(dāng)電路由關(guān)斷或自鎖狀態(tài)恢復(fù)正常工作時，受到較大的瞬時浪涌電流或過沖電壓的影響。采用軟啟動來恢復(fù)工作時，電路的開關(guān)頻率會自動降低，以保護(hù)電路免受大電流損壞。當(dāng)VIN<2.7 V 或

　　

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　　<1.4 V 時，LT3599 電路會立即自動全部關(guān)斷，并通過SS 管腳設(shè)置了軟啟動鎖， 防止電路誤啟動。只有當(dāng)“VIN>2.7 V、

　　

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　　>1.4 V、PWM>1 V、SS<0.25 V” 這4個條件同時具備后，由SS 管腳設(shè)置的軟啟動鎖才會解開，此時內(nèi)部輸出11 μA 的電流來控制恢復(fù)過程中的電流和電壓上升速率。上升速率的快慢與SS 管腳所接電容Css 容量大小有關(guān)，具體可由式(5)計算可知，其中Iss 典型值為11 μA。

　　通過SS 管腳設(shè)置軟啟動開關(guān)鎖的控制時序圖如圖8 所示。

　　

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　　圖8 軟開關(guān)控制啟動時序圖

　　2.3 FPGA 可編程控制模塊的設(shè)計

　　FPGA 采用的是高速串行接口通訊， 和傳統(tǒng)的并行接口相比，串行通訊能提供更大的帶寬、更遠(yuǎn)的距離、更低的成本和更高的擴(kuò)展能力。

　　在設(shè)計FPGA對LT3599 的控制功能時，充分利用其內(nèi)部可進(jìn)行靈活設(shè)計的特性。首先檢測視屏驅(qū)動板輸出給顯示屏的視頻信號，識別出非標(biāo)準(zhǔn)信號，必要時FPGA 內(nèi)部產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)視屏信號，然后對行場同步信號進(jìn)行數(shù)字濾波、時鐘鎖相，解決因長距離傳輸導(dǎo)致信號出現(xiàn)衰減失真以及電磁干擾等現(xiàn)象，再將RGB 信號按照預(yù)定的曲線進(jìn)行Gamma 和對比度調(diào)節(jié)。

　　在進(jìn)行視屏信號檢測時， 用板卡上的系統(tǒng)時鐘對輸入HS、VS 等信號的上升沿或下降沿進(jìn)行計數(shù)，如果在設(shè)定時間內(nèi)檢測到邊沿次數(shù)大于某一個限值則表示有信號輸入，否則為無信號輸入。這種方法輸入信號的格式范圍寬、可實(shí)現(xiàn)性強(qiáng)。

　　在進(jìn)行Gamma、對比度調(diào)節(jié)時，F(xiàn)PGA 采用的是通過PC機(jī)查表方式，即對每一個輸入給出一個確切的輸出值，此值預(yù)先根據(jù)一定的算法計算好、使用C 語言程序編程設(shè)定，然后將相關(guān)數(shù)據(jù)加到FPGA 工程代碼中。通過預(yù)先設(shè)定好的通信方式， 在需要進(jìn)行調(diào)整時， 將要調(diào)整到的信息發(fā)送給FPGA，F(xiàn)PGA 根據(jù)設(shè)定好的等級選擇輸出不同的值， 以完成相應(yīng)的調(diào)整功能。

　　數(shù)字濾波采用的是對FPGA 內(nèi)部的電平調(diào)節(jié)的方式，因為HS、VS 等信號上出現(xiàn)的不正常電磁干擾信號一般脈寬很窄，而HS、VS、DE 的脈寬較寬，因此，只要能夠消除非正常脈沖，就可以保證畫面穩(wěn)定正常顯示。關(guān)于數(shù)字濾波解決EMC電磁干擾的時序圖如圖9 所示。

　　

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　　圖9 數(shù)字濾波時序圖

　　2.4 LED 燈組

　　由于LED 的亮度是由通過其內(nèi)部的電流決定的，因此進(jìn)行LED 燈布局時， 一方面要考慮到整個液晶屏的亮度均勻性，另一方面要減小電路微小電壓波動給LED 燈亮度帶來的影響。對于普通中小尺寸的液晶屏，由于背光源大都用的是側(cè)光式，LED 燈組可采用串聯(lián)和并聯(lián)相結(jié)合的方式。對于大尺寸液晶屏來說背光源一般采用直下式，為了提高亮度均勻性、減輕顯示器重量，LED 燈組還可采用正三角陣列布局，能更好地實(shí)現(xiàn)對LED 燈的保護(hù)且提高亮度的均勻性。

　　3 結(jié)束語

　　本文所介紹的LED 背光驅(qū)動電路， 其電路效率可達(dá)90%以上。該電路設(shè)計上各相關(guān)參數(shù)都可以精確計算和控制，電路的保護(hù)措施齊全、控制效果好、抗干擾能力強(qiáng)，并且可以根據(jù)所需背光亮度和屏的大小靈活組合使用。經(jīng)試驗以及使用測試驗證，是一款較理想的驅(qū)動控制電路。