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手机LCD背光驱动电荷泵的选择

2007.06.16阅读 2136

  手机、手持无绳电话、对讲机之类的手持通信产品都使用电池作为电源的,因此管理好电池电力的使用控制工程网版权所有,可以延电池的寿命,提高使用效率控制工程网版权所有,用科技的方法挖掘电池的潜力,可以获得更经济的利益。手机的LCD彩屏需要高亮度的白光LED去电亮控制工程网版权所有,白光LED需要供给稳定的5V工作电压或恒定的电流,如果工作电压下降,会影响白光LED的亮度,LCD彩屏的显示效果就不理想、颜色不鲜明。白光LED的电源不能直接到电池上,因为电池一开始使用,电压就递减,影响使用效果。所以在电路设计上需要使用一个升压型的电荷泵,把递降的电压在一段较长的时间内稳定在5V,充分挖掘电池的潜力,提高使用经济效益。

  1)      电荷泵的种类

   开关式调整器升压泵 (图1.a)

手机LCD背光驱动电荷泵的选择如图

     无调整电容式电荷泵(图1.b)

手机LCD背光驱动电荷泵的选择如图

手机LCD背光驱动电荷泵的选择如图

   可调整电容式电荷泵(图1.c)

  三个电路的工作过程均为:首先贮存能量,然后以受控方式释放能量,以获得所需的输出电压。开关式调整器升压泵采用电感器来贮存能量,而电荷泵采用电容器。

 

手机LCD背光驱动电荷泵的选择如图

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)      电荷泵的工作原理

  电容式电荷泵通过开关阵列和振荡器、逻辑电路、比较控制器实现电压提升,采用电容器来贮存能量。电荷泵是无须电感的,但需要外部电容器。工作于较高的频率,因此可使用小型陶瓷电容(1μF),使空间占用最小,使用成本低。电荷泵仅用外部电容即可提供±2倍的输出电压。其损耗主要来自电容器的ESR(等效串联电阻)和内部开关晶体管的RDS(ON)。电荷泵转换器不使用电感,因此其辐射EMI可以忽略。输入端噪声可用一只小型电容滤除。它

  输出电压是工厂生产精密予置的www.cechina.cn,调整能力是通过后端片上线性调整器实现的,因此电荷泵在设计时可按需要增加电荷泵的开关级数,以便为后端调整器提供足够的活动空间。电荷泵十分适用于便携式应用产品的设计。从电容式电荷泵内部结构来看,它实际上是一个片上系统(图2)。

手机LCD背光驱动电荷泵的选择如图

 

  1)      电荷泵选用要点

  作为一个设计工程师选用电荷泵时必然会考虑以下几个要素:

    转换效率要高

  无调整电容式电荷泵        90%

  可调整电容式电荷泵        85%

  开关式调整器              83%                  

   静态电流要小,可以更省电;

  输入电压要低,尽可能利用电池的潜能;

   噪音要小,对手机的整体电路无干扰;

  功能集成度要高,提高单位面积的使用效率,使手机设计的更小巧;

   足够的输出调整能力,电荷泵不会因工作在满负荷状态而发烫;

  封装尺寸小是手持产品普遍要求;

   按装成本低,包括周边电路少占PCB板面积小,走线少而简单;

   具有关闭控制端,可在长时间待机状态下关闭电荷泵,使供电电流消耗近乎为0。

手机LCD背光驱动电荷泵的选择如图

  2)      几种不同的电荷泵

  输出并联稳压供电,周边零件少,走线简单www.cechina.cn,转换效率高的AAT3110(图3)

   输出供电需要单独走线的LM2794(图.4)

  恒流输出串联供电的LT1932(图.5)

  1)      AAT3110电荷泵的性能

  AAT3110微功率升压电荷泵是美研诺逻辑科技有限公司(AATI)开发的微功率开关电容器电压提升转换器,它可以提供一个稳定的5V输出,应用时没有其它升压泵运作所必需的电感器,周边只使用三个小的陶瓷电容器,它能输出100mA电流。它可以驱动4-5个白色或蓝色LED,以满足彩色LCD背光的应用。

  AAT3110的特点是非常低的静态电流和高的转换效率,负载范围大,是电池电源应用的理想器件。AAT3110工作在电压升压状态,在750KHz高频运作,使用脉冲跳跃技术,从变化的输入电压中提供一个稳定输出电压。输入电压范围2.7V-5.5V,输

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