白光LED廣泛用於小型液晶顯示器(LCD)面板、鍵盤背光以及指示器應用。高亮度LED則用於手機和數位相機的閃光光源。這些應用需要最佳化的驅動器解決方案，能夠延長電池使用時間、減小印製電路板(PCB)面積及高度。在這些應用領域，常見的LED驅動器方案涉及線性、電感型或電荷泵型不同拓撲結構，各有其特點。例如，電感型方案總效能最佳；電荷泵方案由於使用低高度陶瓷電容，佔用的電路板面積和高度極小；線性方案非常適合色彩指示器以及簡單的背光應用。安森美半導體提供所有這三種類型拓撲結構的LED驅動器方案(參見圖1)，滿足用戶不同的應用需求。

圖1：低壓可攜式裝置應用的不同LED驅動器拓撲結構示例

在電荷泵型方案方面，安森美半導體提供支持不同調光類型的產品，如單模、雙模、三模或四模電荷泵方案等，如CAT3200、NCP5602、NCP5612、NCP5623、CAT3606、CAT3616、CAT3626、CAT3603、CAT3604、CAT3614、NCP5603等。以NCP5623為例，這是一款採用2.0 mm×2.0 mm×0.55 mm LLGA-12無鉛封裝的高效能LED驅動器，帶有I2C接口，內置漸進調光功能，特別設計用於驅動手機等可攜式產品中的RGB LED裝飾光和增強型LCD背光。NCP5623實現94%峰值效能和低於1微安的待機電流，將可攜式裝置電池工作時間延至最長。對典型應用而言，該組件除了具備極小型IC封裝的優勢之外，兼具僅需4個被動組件就能工作的特點。該組件還具備短路和過電壓保護功能，在LED失效時保護系統。

值得一提的是，安森美半導體還提供多款四模電荷泵型LED驅動器，如CAT3636、CAT3637、CAT3604V、CAT3643、CAT3644、CAT3647、CAT3648和NCP5604A/B等。以CAT3648為例，這是安森美半導體的一款擁有專利的高效能四模(Quad-Mode™)自適應分數型(fractional) LED驅動器，能以25 mA電流驅動多達4顆LED(見圖1)，效能高達92%。此種四模驅動器提供1x、1.33x、1.5x和2x四種模式，與提供1x、1.5x和2x三種模式的大多數電荷泵型驅動器相比，效能高10%，且無需額外電容，將LED驅動器性能提升到新的水平。這些驅動器適合在低電壓可攜式裝置小尺寸LCD背光、LED閃光應用中驅動白光LED。

在電感升壓型方案方面，安森美半導體提供採用PWM調光方式的不同產品，如輸出電流在20 mA到50 mA之間的CAT32、CAT37、CAT4137、CAT4139、CAT4237、CAT4238和NCP5005、NCP5010，以及提供更大輸出電流的CAT4240(250 mA)、NCP5050(600 mA)和NCP1422(800 mA)等。這些電感升壓型驅動器適合在低電壓可攜式裝置背光和閃光應用中驅動白光LED。

在線性背光驅動器方案方面，安森美半導體提供2到4個通道的多款單模LED驅動器，如CAT4002A、CAT4002B、CAT4003B、CAT4004A和CAT4004B等。這些背光驅動器提供32級調光控制，提供25 mA的固定或可調節輸出電流和低於1 μA的極低關閉電流，而且沒有開關電源噪聲問題。這些單模LED驅動器通常作為系統級方式的一部分，用於設計整合低電壓LED和簡單LED驅動器的背光電路。這些驅動器電路簡單，幫助延長電池使用時間、降低成本(如節省外部電容)及降低噪聲，為入門級可攜式產品及低成本手機市場提供一種簡單的方案。

圖2：CAT4002B應用電路圖

專門用於相機閃光的LED驅動器方案

值得一提的是，在相機閃光應用中，除了可以使用NCP5005和CAT4134這樣的電感升壓型驅動器，還可以使用NCP5680和CAT3224這樣的電荷泵型驅動器，從而支持高百萬像素相機閃光，以及替代氙氣閃光，配合纖薄設計。其中，NCP5680和CAT3224均是以超級電容為基礎的LED驅動器，分別可提供10 A和4 A的大閃光電流。

實際上，如今的500萬畫素或更高分辨率的相機為了在弱光下拍得高分辨率的照片，需要高亮度的閃光。當今的白光LED能夠提供這個等級的光能，但需要比相機電池能提供的能量高出近400%。以安森美半導體的NCP5680為例，此組件配合電池管理一顆超級電容來驅動LED閃光至充分亮度，提供達10 A的大峰值電流。NCP5680中的整合驅動器還管理超級電容，處理其它峰值功率功能，如變焦、自動對焦、音訊、視訊、無線傳輸、GPS數據讀取及射頻(RF)放大，延長電池使用時間而不放棄纖薄型設計。NCP5680整合了超級電容充電、湧入電流管理和LED電流控制所需的全部電路，節省設計人員的開發時間、電路板空間及元器件成本。

圖3：業界首款單芯片4 A超級電容LED驅動器CAT3224應用電路圖

CAT3224則是業界首款4 A單芯片超級電容LED驅動器(見圖3)，整合了雙模1x/2x電荷泵，提供三項關鍵功能：精密的超級電容充電控制、電流放電至LED閃光的管理，以及為LED手電筒模式提供恆流。這三種模式的工作電流能以3顆外部電阻來簡易設定，能吸收達4 A的LED閃光脈波電流。超級電容技術的高峰值電流優勢，結合CAT3224簡單的並列邏輯接口，使此組件成為採用LED替代氙氣燈應用的極佳選擇。

其它新穎LED驅動/控制器

在低電壓可攜式裝置應用方面，除了上述LED驅動器，安森美半導體還提供其它一些新穎的產品，如NCP5890和CAT3661。其中，NCP5890是一款獨特的照明管理集成電路(LMIC)，在3 mm x 3 mm x 0.5 mm的極小型封裝中整合了液晶顯示器(LCD)背光、裝飾光控制和環境光感測功能。

眾所周知，當今的可攜式電子產品很流行較大的LCD屏幕和LED照明效果。為了滿足所有這些照明要求，硬件設計人員通常需要採用數個LED驅動器。由於電路板空間有限，要實現更高級的照明效果，通常需要大量的軟件編程和微控制器(MCU)資源。安森美半導體提供NCP5890這種更簡單的單芯片硅解決方案，具有多種以指令控制實現的照明效果，幫助硬件設計工程師滿足他們特定的照明和電源設計目標。此款照明管理IC具有30 V輸出電壓能力，驅動串行LED，實現對LCD屏幕的均衡背光。此外，此組件控制三組白光 LED或RGB LED，在鍵盤或底盤上營造出裝飾光圖案，與背光形成獨特的組合。此驅動器還根據環境光的亮度來調節背光電流，從而延長電池使用時間。NCP5890是緊湊型智能型手機等應用的專用解決方案。

圖4：針對扣式電池最佳化的CAT3661 LED驅動器應用電路圖

如今，越來越多的創新型可攜式裝置採用扣式電池(coin cell)供電，如醫療應用中的血糖儀、數字體溫計、血氧計、呼吸分析儀和生理監測儀等。由於這種電池的獨特功能以及需要長工作壽命，這些緊湊型應用需要訂製的LED驅動器，不僅要管理背光，還要監測電池電量。在此類應用中，可以採用安森美半導體計劃於2010年下半年推出的CAT3661 2至2.5 V單LED驅動器。此組件同樣採用安森美半導體專利的四模(Quad Mode)電荷泵架構，效能高達92%，靜態電流低至約150 μA，提供可調節的低電池電量檢測功能，以及強固的LED故障監測、軟啟動和短路限制等保護功能，採用低高度的3 x 3 mm TQFN-16封裝，非常適合這些可攜式裝置應用。

小結：

安森美半導體身為應用於綠色電子產品的首要高性能、高效能硅方案供貨商，運用公司在低電壓和高電壓技術，以及在電源管理方案方面的專長，提供全面的LED驅動或控制解決方案。本文著重介紹了安森美半導體採用不同拓撲結構、用於低電壓可攜式裝置背光或指示器應用的各種白光或RGB LED驅動器，並專門介紹了安森美半導體用於要求大電流能力的可攜式裝置閃光應用的驅動器，以及整合了多種功能的照明管理集成電路和針對扣式電池最佳化的LED驅動器，方便工程師結合具體應用選擇適合的產品。

參考數據：

1、    安森美半導體LED照明方案選型手冊，www.onsemi.cn/pub/Collateral/BRD8034-D.PDF
2、    NCP5680數據手冊，www.onsemi.cn/pub_link/Collateral/NCP5680-D.PDF
3、    CAT3224數據手冊，www.onsemi.cn/pub_link/Collateral/CAT3224-D.PDF