边缘背光照明

大家噪声好 欢迎收看本次直播 我是TI LED 驱动器产品线的张安达 今天主要想跟大家探讨一下TI在LCD背光方面的一些解决方案 那今天我会从两方面跟大家介绍一下的TI LCD背光驱动主要是汽车方面的一些解决方案 主要分两方面 一个是侧光式的背光 一种是直下式的背光 顾名思义 侧光背光是我们现在在所有LCD背光产品线中 99%都是用这样的一个解决方案 但是呢我们现在在市面上看到越来越多的 这个客户有这种直下背光的需求 那我们从这边两幅图可以看到 侧光式我们 从左下角的位置 我们可以看到最上面是一个LCD的屏幕 然后呢 我们在整个面板的侧边会放一排这个背光 这个部分 通过一些光导或者是一些那个diffuser 然后把整个的光均匀投射到就可LCD的面板上面 这是市面上我们看到99%的这种方案的话 汽车方案都是用这种侧光的一些解决方案 这个的好处就是说 我用的这个LED数量的话会偏少 而且我使用的这个LCD的驱动芯片的数量也比较少 基本上一颗就可以解决这个这样的一个应用 那现在呢 随着这个客户对这种高对比度的这种要求越来越高的话 我们现在看到很多客户有这种直下式的这种背光需求 这也是我们现在主要看到有一些local Dimming 那有些时候有local dimming的需求 顾名思义 就是这种方案的话 就是把相对于这种侧光式的 会把这个LED部分放到面板的正下方 通过LED驱动芯片独立控制每个LED的亮度 来实现不同区域呈现不同的亮度 来最终达到这个高对比度这种需求 后面的话我会重点从这两个方面 跟大家详细介绍一下TI在这两个方面的 一些具体的解决方案 首先是我们侧光式的 这一幅图的话 主要展现了我们TI在侧光式方面所有的这些产品 从最左侧的单通道的TPPS 6116这颗 它是我们非常非常简单的一个方案 待会我介绍 它的输入电压从3到18伏 然后电流的话 最大我的限流可以1.2安培 然后 我支持调光 然后来到了中间的这块 有四个产品 它们大体的这个性能的话 基本上都是非常相似的 但是我们可以看到它的通道数有 两通道 IP8862 然后三通道TPS61193 到我们的四通道 LP8861 tps6211194 总共有四个产品 四个产品的除了Lp8862之外呢 所有的其他三颗都是100毫安每通道的电流 然后LP8862是160毫安每通道的电流 除此之外 其它的PWM Dimming就是直接通过一个外部的PWM输入 来直接实现 像LP8862还有一个额外的功能 就是我们集成了一个支持这个NTC的功能 它这个功能呢 可以直接通过一个NTC去实时采样 LCD背光部分的温度 来做一个温柔的保护 那待会的话 我会详细的介绍一下LP8861这个产品 那其它的像Lp 8862 TPS 6194和TPS 0193的基本的功能 都是跟8861是非常接近的 也是可以参考LP8861 然后 我们还可以看到最右下角还有一颗tps61196 这个其实 如果说有一些非常大的屏幕或者是一些功率比较大的一些场合的话 这一个也是可以支持的 那它是一个6通道 200毫安的版本 但是我们下一代的话 也会有也会开发新的 就是这款式比较老的 然后我们将来会有一个新一代产品 也是支持6通道 200毫安 也是支持更大的屏幕 性能会比TPS 61196 相对更好 后续的话 如果有更新 我们也会及时跟大家做一个沟通 从性能方面 下面这个相对来说性能就是相对简单一点 但如果客户需要做一些更全的一些PWM Dimming啊 或者是更全的一些故障的一些识别呀 那么我们还有两颗 性能非常强大的两颗 一颗是LP8860 还有一颗是LP8863 这两个的主要区别是一个是四通道 一个是六通道 LP8860是四通道 150毫安 然后LP8863 是六通道 150毫安 两个输入电压都是可以直接支持最高的电池量直流的电压 最低的话3伏也是没有问题的 等一下我会着重介绍一下LP8863这一个 LP8860和8863在大多数的这个功能非常接近 如果对于一些不需要6通道的一些应用的话 那么LP8860可以直接支持 那详细的介绍具体的这个芯片的话TPS61165这个我刚刚说 单通道的 是我们现在最简单的一颗汽车上的一个背光驱动 那么从价格上来说 非常简单 封装是非常小的 sot2-6的一个封装 如果你要去支持一些单通道的一些背光驱动的话 直接通过我们这边的一个采样电阻 直接射它的输出电流 就可以直接来驱动 然后我们需要强调一点的话 因为它的输入电压是就是3到18伏 所以如果要直接接电池的话 我们这个位置需要去加一个稳压电路 这样子 保证你在load dump时候 不会出现一些过压的情况 这一颗是一个非常简单 而且我们的调光也是可以通过这个control引脚 直接 你无论是输入一个PWM的方式 或者是用一个通讯的方式 都可以去把这边的FB的电流降下来 之后呢 可以实现一个调光的目的 也是非常的简单 那我们这个芯片 转换效率可以支持到90% 从保护方面的话 我们有一个开路的保护 也就是说 如果你LED输出出现了开路的话 我的输出就会被钳到一个比较高的一个电压 这样的话 做一个保护 然后我们刚刚介绍的LP8861 是一个四通道 功能非常全的一个应该算是一个 中型尺寸的一个LCD的背光驱动 刚刚的TPS 61165这一颗 基本上是小尺寸 5寸以下 61165这样的芯片 也是比较容易支持 但如果尺寸更大的 到了七寸或者是八寸 中型尺寸的这个LCD的屏幕 像LP886多通道的 芯片就是比较容易来支持 这一颗 我们可以看到输入电压是4.5到40伏 也是可以直接接电池 不要额外的钳位电路去做一个稳压 然后呢 四通道100毫安基本上支持市面上主流的屏幕 我们看到市面上主流的 也就是四通道 然后电流的话不会超过100毫安 大多数客户都会用到大概85毫安这种量级的一个电流 所以这一个的话 完全可以支持 从emi的角度的话 我们这一个系列的芯片 包括介绍的LP8861 LP8862 PS6193 6194 这个序列的芯片都支持这个 展频的功能 就是可以把我的开关频率做一个抖频 来让我的EMI噪声的峰值处于一个比较低的位置 这样的话 更容易去过EMI的测试 我们知道 那个汽车的这个背光上一般都是有这种亮度调节的需求的 那像我们Lp 8861这一个的话 它是可以支持10000比1的调光对比度 那调光的方式是直接通过我们这边的PWM的引脚直接输入一个PWM方波 输出的电流的波形的话基本上是跟随我们的输入的PWM的方波 做一个同步的这种调节 这样子的话 也是比较容易的可以实现我们的亮度调节 除此之外 我们还有一些额外的一些故障保护啊 和一些诊断的功能在上面 第一个是我们在整个的输入线上有一个这样一个mos管 这个mos管 有几个作用 第一 如果你的整个后端 这个位置出现任意一个点 出现了D的这种故障的话 那么我可以通过我这边的采样电阻 可以检测到这边出现了短道D过流这种过流的状况 那么可以把这边的MOS管直接掐断 切断的话 那么你整个后端的话 就相当于是跟前端断开的 不会有任何的这种大变流的出现 保护你的系统不会出现一些过温或烧坏的情况 这是第1点 第二 如果你要去做一些温度的一些采样或者是一些保护的话 那么我们这个芯片还是可以支持一个NTC的功能 那么通过一个NTC的电阻 那这个电阻可能你可以把它放到跟LCD屏幕非常接近了一个位置 做一个实时监测LCD屏幕的过热 那如果我超过一定的阈值之后 我可以把输入电流往下降 从而保护LCD的背光 不会出现一个过热的情况 从而保护整个系统 那我们整个这个芯片的也有非常选择这个故障诊断功能 但如果出现LED串的开路啊 短路啊 或者是刚刚出的这个过流 过流的状况 包括一些波纹的状况 我都可以通过我的一个Fault引脚直接或直接报道MCU MCU可以做一个系统的一个识别 到底你系统有没有故障 如果有故障的话 我可以采取相应的措施 可以把这个芯片可以关掉 要么可以把这个亮度往下降 整个也可以提高 整个系统的安全性 总体来讲的话 这个芯片相对来说还是比较容易使用的 如果也不需要去做一个MCU的通讯 所有的所有的这些配置多少都可以通过 外面的电阻来实现 包括你的开关频率可以通过这边的 一个电阻可以直接配置好 然后输出的电流也可以通过这边那个电阻设定好 输出是100毫安还是80毫安 所以相对用起来的话还是比较简单的 整体来讲 我刚说的这个系列的话 你有四个产品 包括Lp 8862 两通道的版本 然后期TPS 6194 是一个四通道的版本 我们把这个过流的这个MOS管去掉了 因为有些系统的话客户可能不需要这个功能的话 那么我们也提供TPS 6194这样的版本给大家 这样的话也是可以节省整个系统上面的成本 然后我们刚刚说了三通道 还有TPS61193 就是相当于是三个通道的LP8861 整体来说 这是我们LP8861系列的一个产品的细节 的具体的介绍 然后 我们刚刚说的一个如果客户有一些更高的PWM Dimming的需求 更高的这种故障诊断的需求的话 那么我们有LP8860 和LP8863系列 这个地方我想主动介绍LP8863这个系列 因为LP8863基本上可以号称地表最强LCD背光驱动 就是在汽车上面 这一个呢 其实从价格上来说跟刚刚介绍的 LP8861其实比较接近 但是呢我们这个跟LP8861最大的区别是 第一是这个地方 我们的MOS管是外置的 boost和mos管是外置的 这个的话其实可以驱动更大的功率相对来说 另外一点的是我们支持这个数字接口 包括SPI 包括这个I2C 都是支持的 所以说这一个的话 应该是说所有的从功能上面 从这个性能上面 都是市面上应该算是非常好的 6个通道 每个通道150毫安的电流 电流的精度非常高1% 然后我的这个每个通道还有16个比特的PWM Dimming 待会我可以详细的介绍具体 具体我们的PWM dimming是一个什么样的一个细节了 然后我的这个除了PWM dimming之外呢 我们还有那个模拟调光 就是每一个 这边没放 每个通道的输出的直流电流是可以通过一个DAC 然后做一个模拟的调节 比如你这个地方设了100毫安 你可以调整一个85毫安 通过一个内部的寄存器 每个通道可以有这种单独的调节的这种功能 另外呢 我们外部去做去做一些那个参数的设置的话也比较简单 大多数这个参数都是可以通过这个电阻来设的 包括我的boost的开关频率 包括我的PWM的频率 包括我的的电流 都是可以通过电阻来设 也是非常的简单 不需要你直接说我有一个内部寄存器把所有的信息 都通过内部寄存器来设 那这样的话相对来说对于软件初始化的要求是比较高的 这个部分我们也考虑到了 直接可以通过这种外部的电阻把这部分简单设置直接配置好 这样的话 你在初始化的时候不需要做特别复杂的配置 其它方面的话 像一些故障诊断和保护的话基本上也是非常全的 等一下我会相应介绍一下 这个部分的话 基本上从应用的角度的话 市面上主流的十寸以上 包括12.3寸 包括我们现在看到有一些客户用到 甚至15寸的一些大屏的话 都可以用这种IP 8863这样的芯片驱动 特别是像现在这种大屏越来越流行 包括这种双屏越来越流行的话 有些双屏的话 其实一颗8863 其实可以去完全就可以实现两个屏幕的驱动 也可以用三个通道启动其中一个屏幕 另外三个通道驱动另外一个屏幕 这样的话 你不需要两颗背光驱动器了 那详细的介绍的话 我后面的话我会一一展开了 基本上 我会从第一是调光 然后从boost 这种故障保护 还有这种输入的电压这个几个方面来做一个介绍 首先是我们有六个通道 独立的这种PWM的调光 这个PWM调光的基本上可以实现16个比特每个通道独立的 这个基本上是在大多数的应用场合的话都是足够的 特别是你的低亮度的情况下需要一个非常细腻的这种调光的对比度的话 那么我们这个芯片 16个比特独立的PWM调光 可以通过我们内部的寄存器直接去写 而且我可以通过去 就可以通过每个寄存器单独去控制每一个的输出 另外呢 我们的每个通道有12个比特的独立的DAC 调节它的模拟的输出 那如果你觉得这个PWM的输出 产生了这种EMI的噪声特别大的话 也可以通过去用12比特DAC的方式 去调节直流电流 这样的话 相当于是通过直流电流的峰量来调节它的亮度 这样的话 基本上不会产生PWM噪声在输出上面 另外的话 我的这个六个亮度的控制的话也是可以通过我内部的寄存器可以单独去做 mapping 也就是说 如果你要独立控制的话 我可以通过这边六个寄存器去控制 如果你要一起控制的话 你可以使用其中的一个寄存器 控制整个6个输出 这样的话 相对来说 更灵活一点 刚刚讲到我们的有16个比特PWM dimming 你基本可以实现32000:1 有人问 16个比特的应该是65536比1 为什么我们这边写的是32000比1呢 基本上 我们知道模拟的输出的话 都有它的极限 那像我们的输出的话 基本上可以做到200纳秒 最下的这个pause了 那反推回去的话 如果你要实现这个200纳秒的这个最小pause的话 那么你因为PWM dimming肯定需要在一个比较高的频率范围之内 你才能实现这个人眼看不到它明显的闪烁 所以我们按照一个152赫兹的峰量来算的话 基本上得到的这个dimming ratio就是32000比1 是这么一个对比度 那如果你要去实现一个16比特的话 我们内部也是有一个额外的功能 就是说 有一个叫pause skipping 其实我们就是一个PWM dimming的一个功能 就是当你在频率低时候呢 我可以去错开一部分了这个周期 这样的话 实现我的这个对比度仍然可以实现这个16个比特 这个部分是要我们内部寄存器单独去配的 正常情况下 如果你没有单独配这种所谓的跳频功能的话 那基本上还是32000比1 那除了PWM dimming之外呢 我们还有一个叫hybrid dimming这种功能 hybrid dimming 其实顾名思义就是一个混合的调光 混合式调光其实我们这个地方是一个模拟调节 跟一个PWM调节并存的一个调节的方式 当我的亮度在12.5%以上的时候 就是在这个点以上的时候 其实我们用的是一个模拟量调节 这样的话 我整个的亮度是价值可以实现线性调节的 但是呢我这个地方的输出的电流它不会有一个PWM的纹波 那这样子 对于EMI和对这个这个整个系统的产生的噪声是比较小了 当我的亮度低于12.5%的时候 那么我选择的方式是PWM调节 这样子的话 实现说我在低亮的情况下 我仍然可以实现一个高的对比度 但又可以说 我即使在低亮度情况 也有批量的调节 也不会产生特别大的一个噪声 这样的话也可以实现一个整体的降低这个整个系统的噪声的目的 那顺便说一句 我们整个的PM的频率的话 可以支持最高到 9.54K 如果你发现系统上会有一些噪声出现的话 您可以使用一个比较高的这个PWM的开关的频率 这样的话保证你整个产生的噪声不在变化的听觉范围之内 那么你也可以消除这部分的噪声 那另外一部分是讲到的是我们boost的这个部分 Boost部分的话我们都是有一个叫抖频功能的 抖频功能的话 其实是非常有用的 因为在一些背光什么特别是一些那个glass的一些背光上面 它对EMI的要求是非常高的 有一些客户甚至要求 system 25 class 45 这个等级的话 基本上很多时候很多频点 应该是说比较难过 有了这个抖频功能 那我们可以看到 这个位置是一个我们抖频关的时候 才能看到的噪声 这个尖峰是比较高的 假设我们开了这个抖频了 这是我们在频谱分析仪上看到的一个结果 就会在这个中心点附近 我可以把整个的它们的开关频率 做一个展频这种功能 这样的话我整个的峰值会明显下降 那这样子的话 可以从 整体的这个封装上面 把这个EMI噪声往下压 过EMI测试的功能 右边的部分是从整个的频谱方面 我们也看到 整个在这个峰值的话 相对来说还是比较低的 除此之外 我们刚刚介绍的PWM dimming 我们的PWM dimming其实还有一个功能 就是一个向移的功能 一般 PWM调光的时候 我们可以看到整个输出电流 因为它的通道都是同时开 同时关 所以你可以看到整个输出电流 它的峰值会非常大 导致你高频的能量特别大 那我们的IP8863有一个叫向移的PWM功能 这个向移的PWM功能 我们可以看到 当你做每个通道做独立PWM的时候 你可以 同时我这个位置 产生的纹波的脉动的话 它其实是比较小的 对你整个的系统的噪声的话 其实是有一个比较好的一个抑制 在下面是我们看到两种模式下面在整个频谱上面看到的一个噪声的水平 左边的话 是一个正常的PWM时候的它那个噪声 可以看到这些小点点 它其实就是我们这样PWM开的时候关的时候 产生的高频的分量 可以看到峰值相对来说比我们右边这部分开了向移功能PWM的时候 会高出不少 所以那这个功能的话 其实我也是从这个EMI的角度 如果你需要去做EMI的优化 那么其实我们更推荐是当你PWM的时候 选择在有相应功能的时候调光 关于故障保护的部分的话 整个LP8863集成了一个估量输出的引脚 它直接连到MCU 然后通过mcu的一个中断的功能 假设出现了一些故障 它可以通过spi或者是i2c直接去读它内部的寄存器 然后通过内部寄存器 我们可以去判断到底是出现了哪种故障 我们内部集成了特别多故障 包括你输入欠压 过压 然后过流 然后我们内部的LOD的欠压 然后包括LED的开路短路这个不用说 如果我的这个设设置开关频率的这个电阻出现了一些问题的话 我也可以想办法 boost的过压过流 还有Boost一些同步的这种信号的话 如果丢失了的话 也是可以诊断出来的 包括我们有一个charge pump的功能 如果charge pump出现了一个故障 也是可以读出来 过温就不用说了 每个芯片基本上都有这种功能呢 这个芯片其实还有一个功能 就是我可以通过内部寄存器直接读出来 我芯片内部的节温 那可以判断说我内部的节温到底是高还是低 那也可以通过这种方式去做一个系统的保护 8863其实还有很多user-friendly的功能 包括像我们这种非常平滑的亮度过渡的这种功能 正常情况下 如果你要去做一个亮度变换的话 那可能你的PWM的占空比 可能从一个10%变成20% 那么你的亮度就是直接就上去了 那人眼看起来的话是比较突兀了 LP8863这颗芯片 它集成了一个平滑过渡的亮度这种功能 当你PWM占空比从一个亮度调到另外一个亮度的时候 它可以有一个功能 你可以设置说 我从多长时间 把这个亮度过渡过去 这个好处就是说你人眼看起来的话它是一个非常非常平滑的这种过度 不会说像这种直接出现一个亮度的变化 其实像平滑过渡这个部分的话 我们8863其实还有两种功能 一种是标准的这种线性的方式 就是说你直接通过一个完全线性的方式 直接把这个亮度直接过渡过去 但这种对人眼来说 不是那么平滑 当你到顶的这部分的时候 你会有一个亮度过充 人员感觉是突然亮一点 然后再回来的这种过程 我们还有个就是先进的这种思路和功能 其实是当你快到这个顶的时候 它做一个这种更平滑的过渡 而这种呢 其实就会让人员看起来就是非常顺滑 慢慢过渡过去 这个功能可能就是说对于一些 对你们的终端客户 如果有一些这种特别高的亮度的变化的需求的话 它这种功能还是比较有用的 因为它其实可以给这种乘客的感受的话 其实是非常好的 那总结下来的话 基本上产品8863的优点的话 基本上也非常清楚 第一从输入电压的角度 最低支持3伏 我们基本上从cold crank的角度的话 市面上大应该是绝大多数cold crank都是可以支持的 因为我们最低支持3伏 然后最高40伏的load dump也是没有问题 支持这种boost可以在不同的这种拓扑结构 而且我们是外部这个mos管 可以支持一个大电流 第2个是 我们的低噪声还有EMI的表现是非常好的 从开关频率的配置方面 我们最高配置2.2兆 你可以灵活配置不同的这种开关频率 然后我的这个抖频功能 然后向移功能 还有种混合调光 都可以让你的EMI的表现更进一步的 另外的话 从这种控制的角度的话 我们有spi i2c 包括如果你要去做 你不做这种通讯的控制板 也可以直接外面利用PWM直接进行一个控制 这样的话 是比较灵活的 然后我的PWM dimming ratio 也是非常高 包括我的亮度的这个控制可以实现非常顺滑的控制 故障保护部分的话 刚才说的这种欠压过压过流 IE的开路 然后我的这个整个电池线上的一个 过流的话 我也可以通过这个mos管 像我介绍的IP8861那个 Fault pin flag直接把后面的电源给掐掉 然后我的故障保护通过SPI或者I2C直接读出来相应的故障 也有利于你做整个系统的时候这种安全应的设计 那整个刚刚介绍的这一个系列化基本上就是我们 所有的侧光式的所有的解决方案