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1、白光LED的高效緊湊驅(qū)動方案（圖）2008-4-2413:20:27作者：來源：電子產(chǎn)品世界瀏覽量：453次網(wǎng)友評論：0條摘要：系統(tǒng)設(shè)計師現(xiàn)在可以在采用簡潔的電荷泵方案的同時亨有效率比美與基于電感的方案，并且不需要增加成本、外圍元件和印刷電路板面積。由于采用了兼容RoHS標(biāo)準(zhǔn)的微型3x3mm低外觀TQFN封裝，CatalystCAT3636四模式自適應(yīng)分?jǐn)?shù)電荷泵的推出是適用于li前最新的便攜式產(chǎn)品屮的LED驅(qū)動器的一個飛躍性進(jìn)步。無需增加成本、外圍元件和印刷電路板空間，新式白光LED驅(qū)動拓?fù)渚湍軌蛱峁I(yè)界領(lǐng)先的效率和簡單架構(gòu)的電荷泵。系統(tǒng)設(shè)計人員目前面臨一個艱
2、巨的挑戰(zhàn)，他們需要利用彩色便攜式顯示屏來最大限度地提升系統(tǒng)功能和效率，同吋又要實現(xiàn)成本和尺寸最小化?，F(xiàn)在已經(jīng)到了需要為系統(tǒng)設(shè)計師提供一種全新的LED驅(qū)動拓?fù)涞臅r候。白光LED需要大約3.6伏的供電電壓才能實現(xiàn)合適的亮度控制。然而，大多數(shù)掌上設(shè)備都采用鋰離子電池作電源，它們在充滿電之后約為4.2伏，安全放完電后約為2.8伏,顯然白光LED不能由電池直接驅(qū)動。替代的解決方案是使用升壓電路，在需要時提高驅(qū)動的電壓，從而在整個電池使用周期I'可內(nèi)不I'可斷地為LED穩(wěn)定供電。LCD顯示屏屮使用的LED驅(qū)動器有兩個要求。首先它們要能準(zhǔn)確控制和匹配侮一個LED的亮度，這將
3、最大限度地保持顯示屏背光的一致性;其次LED驅(qū)動器要能夠把輸入的電池電壓升高，這將保證在整個電池的使用周期內(nèi)能為LED提供足夠的驅(qū)動電壓，從而延長設(shè)備的使用時間?；陔姼械腖ED驅(qū)動器通常用于驅(qū)動串型連接的LED,此種結(jié)構(gòu)本身就能夠提供一致的匹配。它們還能夠提供可變和優(yōu)化的電壓升高比例，因此具有非常高的電源轉(zhuǎn)換效率。然而，由于外部元件的尺寸和成本，以及討厭的電磁干擾（EMI）,基于電感的LED驅(qū)動器方案具有明顯的缺陷。體積龐大的儲能電感限制了這種方案在細(xì)長和低外觀的小型掌上設(shè)備中的應(yīng)用。另一方面，電荷泵型LED驅(qū)動器則提供了一個非常好的解決方案，其外部電路只需
4、使用極小的電容即可。這使之成為進(jìn)一步推動消費增長的更小更薄的便攜式設(shè)備的理想選擇。電荷泵上的各個電流通道使用匹配的電流獨立驅(qū)動各并行連接的LED,但是，升壓比例是離散的，由不同的運行模式（倍增因子）而定。對用的運行模式數(shù)量和當(dāng)前的電池電壓決定了整個電荷泵的電源效率。常見的電荷泵方案使用二個外部飛電容來提供三種運行模式（1倍，1.5倍，2倍）來進(jìn)行升壓。隨著電池的消耗，這些器件逐次提高升壓參數(shù)。在每一種升壓模式屮，最大輸出電壓等于輸入電池電壓乘倍增因子。超過驅(qū)動LED所必需的那部分電壓的能量，將在電荷泵或者電流調(diào)節(jié)器中被消耗掉，這就降低了整個電路的轉(zhuǎn)換效率。嵌入
5、更多的運行模式有助于在鋰電池的整個使用周期內(nèi)限制過高的電壓增益，從而提高效率。某些電荷泵目前提供笫四種運行模式（1.33倍），按照1倍、1.33倍、1.5倍和2倍依次提高輸出電壓。實現(xiàn)L33倍升壓的常規(guī)方法需要增加器件引腳和外部元件的數(shù)暈，相應(yīng)地，需要更多引腳的封裝和更大面積的印刷電路板空間，這使整個解決方案的成本遠(yuǎn)高于只有三種運行模式的器件。EFFICIENCYvsBATTERYVOLTAGE222.42.6283.03.23.43.63.84.04.24.4BATTERYVOLTAGE(V]■1x,2x1xJ.5x.2x■?1x,1.33x,1.5x,2x
6、InductiveBoost圖1通過增加-個1.33倍運行模式，電荷泵方案的效率相當(dāng)于基于電感的方案按照1倍、1.33倍、1.5倍和2倍順序來提升電壓的電荷泵達(dá)到了傳統(tǒng)上基于電感的升壓轉(zhuǎn)換器的效率（圖1）,同時還擁有與電荷泵方案相應(yīng)的低成木和小尺寸的全部好處。此外，通過使用1.33倍運行模式，過高提升的電壓被盡量限制，從而減少電源浪費和由此而產(chǎn)生的熱損失（圖2）o圖2三模式和四模式屮電源浪費對比目前已經(jīng)有一種創(chuàng)新的、即將獲批美國專利的自適應(yīng)分?jǐn)?shù)電荷泵器件，該器件在保持低成本和三模式（1倍、1.5倍和2倍）器件的簡單性的同時可以實現(xiàn)第四種電荷泵運行模式（1.33
7、倍）。四模^（Quad-ModeTM）電荷泵能夠提供更高的效率，同時不必增加外部元件及相關(guān)的成本和印刷電路板空間。此外，1.33倍分?jǐn)?shù)工作模式還可減少電池端的可見電流紋波。這有助于最大限度地減少整個供電噪聲，這在手機(jī)等便攜式設(shè)備屮是一個很重要的指標(biāo)。圖3常規(guī)的1.33倍運行模式需要三個外部飛電容常規(guī)的1.33倍運行模式（圖3）盅要三個飛電容，通過使用兩相轉(zhuǎn)換（充電和升壓）來實現(xiàn)1.33倍升壓。CatalystSemiconductor的新型1.33倍轉(zhuǎn)換架構(gòu)（圖4）通過增加額外的第三個轉(zhuǎn)換相來完成1.33倍升壓，這就消除了通常所需外接的第三個飛電容。PHASE
8、3fPHASE1PHASE2^VOUT
