對于串聯LED背光，需要根據串聯LED的個數，把鋰電池電壓升壓到不同的電壓。對于OLED背光，一般要求把鋰電池升壓到12V。這兩種應用都需要升壓芯片進行背光驅動。Sipex公司的SP6690最多可以驅動8顆串聯的LED(圖1a)。目前升壓驅動芯片的效率在75%到85%之間，并且可以保證發(fā)光亮度一致，但要求使用一個儲能電感，因此會帶來一定的電磁干擾問題。

對于并聯LED背光應用，Sipex公司的SP6683電荷泵最大可以輸出300mA驅動電流，以驅動到10顆并聯的LED(圖1b)。Sipex的電荷泵驅動芯片是恒流LED驅動，可以工作在1倍模式和1.5倍模式，在1倍模式下的最高效率可達92%，在1.5倍模式下的效率為60%~70%。電荷泵的工作原理是以很高的開關頻率對電容充放電來實現電能轉化，根據輸入電壓自動切換降壓和升壓模式，因此它無需外加電感，而是通過電容來存儲能量。

隨著LED技術不斷進步，LED導通壓降在不斷下降。Sipex公司低壓差線性LED驅動SP761x系列由于無需升壓，所以外圍電路非常簡單，不需要電感和電容，僅需一個電阻來設置LED流過的電流。如圖2a和圖2b所示的SP7611A和SP7612應用電路，可分別驅動4顆LED和3顆LED，SP7614A則可以驅動2顆LED。

圖1：(a) SP6690的背光應用電路圖；(b) SP6683的背光應用電路圖。

下面以SP7611A為例，介紹低壓差線性LED驅動芯片SP761x系列的應用。Sipex的低壓差線性LED驅動芯片與傳統(tǒng)LED驅動芯片不同，它們不需要對手機的聚合物鋰電池電壓進行升壓來點亮LED，而是一種基于降壓的恒流LED驅動芯片。如圖2a所示，SP7611A是灌電流的LED驅動芯片，流過LED的電流和設置電阻R_set上的電流成比例，同時流過LED上的電流還和LED正向導通壓降V_f以及LED的陰極電壓有關。因此，Sipex低壓差線性LED驅動器應用的一個重要條件就是LED的導通壓降不可以太高，一般推薦使用導通壓降小于或者等于3.2V的LED。

SP761x系列的最大優(yōu)點在于應用簡單，外圍電路只需一個用來設置電流的電阻。當LED陰極到地的電壓V_LED≤300mV時，流過LED的電流為：

I_LED＝200(V_CONTROL－VCTRL)／R_set

圖2：(a) SP7611A的背光應用電路圖；(b) SP7612/12A的背光應用電路圖；(c) 通過兩個GPIO端口和兩個電阻調節(jié)背光亮度的示意圖。

當LED陰極到地的電壓V_LED≥500mV時，流過LED的電流為：

I_LED＝435(V_CONTROL－VCTRL)／R_set

其中200、435是電流的放大倍數。從此可看出，LED電流等于流過R_set的電流乘以一個放大倍數，而這個放大倍數與LED的導通壓降有關(如圖3所示)。

圖3：LED電流的放大倍數跟LED的導通壓降的關系曲線圖。

在手機背光應用中需要調節(jié)亮度，SP761x系列的LED驅動器可以通過多種方式來調節(jié)亮度：

1. 模擬調節(jié)。如圖2a所示，可以調節(jié)給定電壓V_CONTROL或者電流設置電阻R_set的大小來調節(jié)LED電流，達到控制亮度的目的。

2. 數字調節(jié)。在電壓V_CONTROL和電流設置電阻給定的情況下，可以通過管腳CTRL輸入PWM信號來調節(jié)亮度。PWM信號可以通過手機平臺的GPIO口輸出，由軟件設置PWM的占空比以達到控制亮度的目的。這個PWM信號的最高頻率可達1MHz，但考慮到目前LED的響應速度不會超過10kHz，所以推薦頻率為500Hz~1.5kHz。

表1：GPIO端口的設置表。

3. 通過兩個GPIO端口和兩個電阻，分成6個檔次來調節(jié)背光亮度，如圖3c所示。GPIO端口可以參照表1來設置，其中R1大于R2，具體阻值可以根據實際應用情況來設置。

效率也是手機背光應用中比較重要的一個參數。背光效率最準確的算法應該是用消耗在LED上的能量除以輸入能量。由于SP761x系列低壓差線性LED驅動芯片的工作漏電流非常小(uA級)，所以流過所有LED的輸出電流可以近似等于輸入電流，總體效率等于LED的導通壓降V_f與輸入電壓(即電池電壓V_battery)的比值。

Eff＝100V_f／V_battery

推薦LED的導通壓降小于或等于3.2V，取V_f=3.2V，則效率如表2所示。當電池電壓小于3.6V時，整體背光效率高于90%；當電池電壓為4.2V，最低效率也有76%。目前手機用鋰電池的工作范圍在3.4V到4.2V之間。

大約有20%的電池能量集中在4.2~4.0V之間，70%的能量集中在4.0~3.5V之間，剩余的10%左右的電池能量集中在3.5V電壓以下區(qū)間，因此電池電壓從4.0~3.5V區(qū)間的效率最重要。SP761x系列的效率為80%~91.4%，且電池電壓越接近LED的導通壓降，其效率越高。

與升壓驅動芯片和電荷泵芯片相比，低壓差線性LED驅動芯片SP761x系列的效率并不遜色，并且在電池電壓降低的情況下具有更好的性能。在電池電壓降低的情況下，SP761x系列的背光效率反而升高，而升壓驅動和電荷泵驅動芯片此時的背光效率將下降。雖然目前升壓驅動芯片和電荷泵驅動芯片可以達到90%以上的效率，但是整體背光效率在75%~85%之間，且需要電感或者電容等儲能元件。

低壓差線性LED驅動SP761x系列是共陽極的恒流LED驅動芯片，無須儲能元件，外圍簡單，僅需要一個電流設置電阻，就可以通過模擬或數字方式調節(jié)背光亮度。它最高具有90%以上的效率，整體背光效率可達85%左右。此外，Sipex針對低壓差線性LED驅動這個市場，將繼續(xù)推出共陰極的驅動芯片來豐富這個產品線。