娱乐智能手机背光驱动模块设计指南

1、【Word版本下载可任意编辑】 娱乐智能手机背光驱动模块设计指南 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*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，国内公司更贴近本土市场，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，对打破MTK的在国内市场的垄断、提高手机行业的竞争力都有重要意义。 另外，智能手机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

2、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56颗WLED来为其提供背光光源。 *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56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： 为了帮助设计人员缩短PCB设计及手机开模时间，节省物

3、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，这样可以节省设计人员的设计时间及物料成本。 电路设计指南 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系列采用了一个自适应双工作模式电荷泵升压转换器，为了

4、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的电流，每路LED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1F的陶瓷电容在实际应用中，它的电容值真的是1F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

5、型电容，具有可预见的温度系数，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-55125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-5585。Y5V能提供的电容容量，但电容容量变化范围较大，在-3085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

6、使用。 直流偏压的影响 陶瓷电容的电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，随着直流偏压逐渐逼近额定值，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%！ 图 3 不同类型陶瓷电容的电容值变化率与直流偏压关系曲线 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1F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

7、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！ 图 4 不同封装尺寸陶瓷电容的电容值变化率与直流偏压关系 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，推荐这三个电容均选取电容值为1F、耐压容限为10V、0603封装尺寸的X7R或X5R陶瓷电容。 Layout设计指南 在上面的AW96XX电路设计中，我们列举了一些外围器件的选取中需要注意的地方，在PCB的

8、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，防止通过通孔用两层铜线连接。 3、 连接至VIN引脚的电源线要尽量宽，从手机电池到芯片VIN引脚的电源线采用星型接法，以防止和其他电路之间产生相互干扰。 AW96XX系列PCB参考layout如图5所示： 图 5 AW96XX PCB参考layout布局布线图 总结 “完美源自用心”，在设计智能手机的背光驱动模块时，要兼顾各个方面的问题。 PCB电路设计时，外围器件的选取要考虑各种因素对其特性的影响，并兼顾物料成本和PCB空间的限制，PCB布图时，要