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在LCD等液晶顯示系統中，其發光的原理是通過背光來照亮其像素點，根據不同的環境亮度，通過調節背光來達到不同的顯示亮度。這一期，我和大家分享一下背光驅動電路的幾種方案，重點講一下以運放為核心搭建的恒流源電路。

01 手機背光控制策略

在傳統的手持消費類電子產品中，比如手機平板等，LCD的背光源通常采用少數的白色LED組成矩陣，均勻排列在液晶面板中，比如8s4p或7s4p等（幾串幾并的意思）。我們將LED陽極接電源輸出，陰極接到電源的反饋引腳，如下圖所示。

我們只要控制FB的電壓，就能控制流過背光LED的電流，I=Vfb/Rset。我們通過外加PWM信號，經過RC濾波后，就能動態調整FB的電壓了。

當然，也有一些驅動IC將這些電路直接集成了，IC直接有一個PWM pin，我們可以直接將PWM信號接進來，控制背光電流。

02 VR LCD背光控制策略

在手機的LCD背光控制中，我們注意到背光是常亮的，在手機這種應用場景下不會有什么問題。但是在VR這種頭顯設備中，如果背光常亮的話，當畫面變化的時候，會因為液晶響應較慢，而看到拖影，造成使用者眩暈。所以VR上如果使用LCD的話，都會使用插黑技術（blinking）。

簡單來講，就是讓畫面變化的這段時間，背光不亮，等到全屏所有的液晶都完成翻轉后，再點亮背光，這樣人眼看到的就是一幅靜止的畫面。

blinking技術有兩點需要注意：

1）因為背光周期性開關，頻率和刷新率保持一致，頻率過低的話會讓人察覺到明顯的閃屏問題，因此一般頻率在72Hz以上為佳；

2）背光周期性開關，利用人眼視覺暫留的特性讓人覺得背光保持常亮狀態，因此背光瞬間所需要的電流比常亮時要大。

針對VR場景需求，我們的背光控制電路通常分為兩種，一種是陽極控制方法，就是將PWM信號直接接到電源的EN pin來周期性開關IC的輸出。這種雖然簡單，但是會導致輸出電容上有一個較大的電壓波動，造成電容振動，進而產生板振噪音。

因此，我們更常用另一種控制方式--陰極控制，即我們今天重點要分析的基于運放搭建的恒流源控制電路。如下圖，電源和LED燈部分簡略，我們重點分析一下運放+三極管的控制邏輯部分。我們可以將R1、Q1、R2、C1當成運放內部電路，共同組成了一個電壓跟隨器，其反饋回路如下圖綠色箭頭所示。在深度負反饋的條件下，我們利用“虛短”理論，可以得到運放的U+=U-，即PWM信號直接加載到電阻R3上，此時背光的電流大小、開關周期，完全由PWM信號的電壓和頻率決定。背光電流流向如下紅色箭頭所示。

上述電路中，

1）電阻R3是背光電流控制電阻，實際方案中，需要根據需求選擇，原則是盡量小，來減小損耗。

2）電阻R1的作用是限流，避免上電瞬間，Q1流過太大電流。

3）電阻R2和R3起到限流緩沖的作用，也可以不接。

4）電容C1的作用是保持運放的穩定，該電路的反饋路徑比較長，可能會出現負反饋還未建立，運放輸出就已經飽和的問題。因此通過C1就近構建運放的高頻負反饋，保證系統穩定。在低頻電路分析中，我們可以忽略這個電容。

5）對于運放的選型，我們需要重點關注運放的失調電壓和輸出電壓范圍這兩個參數，避免對電流精度造成影響。

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