手機LCD背光驅動電荷泵的選擇

手機LCD背光驅動電荷泵的選擇

手機、手持無繩電話、對講機之類的手持通信產品都是使用電池作為電源的，因此管理好電池電力的使用，可以延長電池的壽命，提高使用效率，用科技的方法挖掘電池的潛力，可以獲得更經濟的利益。手機的LCD彩屏需要高亮度的白光LED去電亮，白光LED需要供給穩定的5V工作電壓或恒定的電流，如果工作電壓下降，會影響白光LED的亮度，LCD彩屏的顯示效果就不理想、顏色不鮮明。白光LED的電源不能直接到電池上，因為電池一開始使用，電壓就遞減，影響使用效果。所以在電路設計上需要使用一個升壓型的電荷泵，把遞降的電壓在一段較長的時間內穩定在5V，充分挖掘電池的潛力，提高使用經濟效益。
　　
　　1)電荷泵的種類
　　
　　•開關式調整器升壓泵(圖
　　
　　
　　
　　1.a)
　　
　　•無調整電容式電荷泵(圖1.b)
　　
　　•可調整電容式電荷泵(圖1.c)
　　
　　三個電路的工作過程均為：首先貯存能量，然后以受控方式釋放能量，以獲得所需的輸出電壓。開關式調整器升壓泵采用電感器來貯存能量，而電荷泵采用電容器。
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　1)電荷泵的工作原理
　　
　　電容式電荷泵通過開關陣列和振蕩器、邏輯電路、比較控制器實現電壓提升，采用電容器來貯存能量。電荷泵是無須電感的，但需要外部電容器。工作于較高的頻率，因此可使用小型陶瓷電容(1μF)，使空間占用最小，使用成本低。電荷泵僅用外部電容即可提供±2倍的輸出電壓。其損耗主要來自電容器的ESR(等效串聯電阻)和內部開關晶體管的RDS（ON）。電荷泵轉換器不使用電感，因此其輻射EMI可以忽略。輸入端噪聲可用一只小型電容濾除。它
　　
　　輸出電壓是工廠生產精密予置的,調整能力是通過后端片上線性調整器實現的，因此電荷泵在設計時可按需要增加電荷泵的開關級數，以便為后端調整器提供足夠的活動空間。電荷泵十分適用于便攜式應用產品的設計。從電容式電荷泵內部結構來看,它實際上是一個片上系統(圖2)。
　　
　　
　　
　　
　　1)電荷泵選用要點
　　
　　
　　
　　
　　作為一個設計工程師選用電荷泵時必然會考慮以下幾個要素：
　　
　　•轉換效率要高
　　
　　無調整電容式電荷泵90%
　　
　　可調整電容式電荷泵85%
　　
　　開關式調整器&nbs
　　
　　
　　
　　p;83%
　　
　　•靜態電流要小，可以更省電；
　　
　　•輸入電壓要低，盡可能利用電池的潛能；
　　
　　•噪音要小，對手機的整體電路無干擾；
　　
　　•功能集成度要高，提高單位面積的使用效率，使手機設計的更小巧；
　　
　　•
　　
　　
　　
　　足夠的輸出調整能力，電荷泵不會因工作在滿負荷狀態而發燙；
　　
　　•封裝尺寸小是手持產品普遍要求；
　　
　　•按裝成本低，包括周邊電路少占PCB板面積小，走線少而簡單；
　　
　　•具有關閉控制端，可在長時間待機狀態下關閉電荷泵，使供電電流消耗近乎為0。
　　
　　
　　
　　2)幾種不同的電荷泵
　　
　　
　　
　　
　　•輸出并聯穩壓供電，周邊零件少，走線簡單，轉換效率高的AAT3110（圖3）
　　
　　
　　
　　
　　
　　•輸出供電需要單獨走線的LM2794（圖.4）
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　•恒流輸出串聯供電的LT1932（圖.5)
　　
　　
　　
　　
　　
　　1)AAT3110電荷泵的性能
　　
　　AAT3110微功率升壓電荷泵是美國研諾邏輯科技有限公司（AATI）開發的微功率開關電容器電壓提升轉換器，它可以提供一個穩定的5V輸出，應用時沒有其它升壓泵運作所必需的電感器，周邊只使用三個小的陶瓷電容器，它能輸出100mA電流。它可以驅動
　　
　　
　　
　　4-5個白色或藍色LED，以滿足彩色LCD背光的應用。
　　
　　AAT3110的特點是非常低的靜態電流和高的轉換效率，負載范圍大，是電池電源應用的理想器件。AAT3110工作在電壓升壓狀態，在750KHz高頻運作，使用脈沖跳躍技術，從變化的輸入電壓中提供一個穩定輸出電壓。輸入電壓范圍2.7V-5.5V
　　
　　
　　
　　，輸出穩定的5V電壓，轉換效率達90%以上，，輸出紋波大大小于同類產品，ESD大于2KV
　　
　　

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