LCD屏硬件调光的几种方式

一 前言

最近新开的项目用到了LCD屏，关于LCD屏的调光，主板硬件主要用到了偏压IC与背光IC。关于偏压IC,我们后期再聊，今天主要聊一聊背光IC，以及它的调光方式。

二 LED电路设计

在聊背光IC前，首先要对LCD屏的电压电流所了解，只有这样，才能更好的对背光IC的选型以及外围设计有所帮助。

上图为简单的LCD屏LED电路图。其共有两路，每路九个发光二极管，通常称为9S2P。与普通的发光二极管一样，其电路上的每个二极管都存在VF与IF，且值也近乎一样，VF≈3V,IF≈20mA .因为是两并九串，所以要使其发光,Vbl的典型值往往在27V, ILED在40mA。

三 调光方式

在硬件设计中，调节背光亮度的方式往往有三种，一种是PWM，一种是I2C还一种则是PWM与I2C共同作用。

三种方式，用到了两种类型的调光IC。

第一种

上图为艾为的AW9962EDNR，最大可支持单路串10颗小灯，CTRL引脚输入PWM波。
电路的最大输出电流Iled=VFB/Rset,其中VFB=200mV*Duty，调光主要通过PWM占空比的变化改变VFB,进而改变Iled。在电路设计中，如果LCD屏属于9S3P,Rset的选值往往在3.3R，Iledmax=60.6mA如果属于9S2P,建议Rset的选值通常为4.02R,Iledmax=49.75mA，Rset电阻必须保证精度在1%。

目前的LCD屏手机最大亮度往往在500nit左右。同时又因为加入了HBM(高亮)模式，往往又在600-700nit之间。所以在非HBM模式下，通过手动调节的最大亮度500nit,并非对应着满量程的VFB值200mV，其往往在Duty为70%的状态。根据上段的两个公式，我们也就可以通过电流值判断占空比，也可以通过占空比判断电流值，同时个别IC的占空比最低可支持到0.3%。

第二种

其主要通过I2C与PWM进行调光。其最多可支持三路，相比于上款类型IC,这种类型的每路最多只支持八个小灯，每路的最大电流可通过寄存器调节，最大在29.8mA,默认值往往是20.2mA。
其调光方式既可以通过PWM,也可以通过I2C,还可以通过PWM与I2C共同作用。
如果通过I2C，其code分为8位与11位，此时PWM调光通过寄存器被disable。
如果是8位，则Iled_bl=Iled_fs*(code+1)/256,code=0~255。
如果是11位，则Iled_bl=Iled_fs*(code+1)/2047,code=0~2047。
.code=0~2047。
Iled_fs默认20.2mA

如果通过PWM
则 Iled_bl=Iled_fs*Dpwm，修改外部的PWM占空比即可实现调光。

如果共同作用，又因调光分为线性和指数型。
线型

指数型

无论哪种调光方式，都少不了以下三个参数
IFS,默认20.2mA
Dpwm
I2C亮度编码，默认11位
所以通过上述三个参数，以线性调光为例，其Iled= IFS* Dpwm* Dpwm

四 背光IC常见问题

在背光IC的使用过程不乏出现以下两类问题：

1.屏闪
关于使用背光芯片出现的屏闪，小白在以前的平板项目遇到过，也和FAE沟通了解过，主要为以下几个原因：
a)占空比的设计 如果IC本身最小只支持到1%的占空比，如果设定小于1%，则会出现屏闪。
b)输出电容容值的选取 如果输出滤波电容的容值选取过小也会因纹波大带来屏闪的可能性。
c)如果IC存在输出端FB,则FB引脚的走线需要做好保护。
d)背光电感参数的选取不合理 例如感值和饱和电流选值不合理也会存在屏闪的现象。
e)自动背光调整等级参数设置不合理，变化区间不平整也会导致调光时感觉在闪屏。
f)输出端走线过长，过孔太少导致寄生电阻较大，而LCD自动调光时因负载变化引起寄生电阻变化，最终背光变化不平滑感觉像在闪屏。

2.背光芯片干扰到射频调制谱
背光芯片的开关频率，分为多种频率值，因背光与RF-PA都是采用VSYS直接供电，因此背光芯片工作时产生的开关频率的电源纹波会通过VYSY网络传到RF-PA内部进而导致射频调制谱收到干扰。
通常可以选择加大背光IC的输入滤波电容，加大背光驱动的储能电感来降低背光工作时产生的电源纹波。亦或者加大背光到RF-PA干扰路径上的VBAT滤波电容容值。

除此之外，还有背光效率，这在之前的文章就提过
聊一聊影响LCD屏背光效率的几个重要因素