手机LCD背光驱动电荷泵的选择

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
手机、手持无绳电话、对讲机之类的手持通信产品都是使用电池作为电源的,因此管理好电池电力的使用,可以延长电池的寿命,提高使用效率,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,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 %26;#8226; 开关式调整器升压泵 (图1.a) %26;#8226; 无调整电容式电荷泵(图1.b) %26;#8226; 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。 1) 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%26;#177;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,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)。 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: %26;#8226; 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% %26;#8226; 静态电流要小,可以更省电; %26;#8226; 输入电压要低,尽可能利用电池的潜能; %26;#8226; 噪音要小,对手机的整体电路无干扰; %26;#8226; 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; %26;#8226; 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; %26;#8226; 封装尺寸小是手持产品普遍要求; %26;#8226; 按装成本低,包括周边电路少占PCB板面积小,走线少而简单; %26;#8226; 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。 2) 几种不同的电荷泵 %26;#8226; 输出并联稳压供电,周边零件少,走线简单,转换效率高的AAT3110(图3) %26;#8226; 输出供电需要单独走线的LM2794(图.4) %26;#8226; 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国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,输出稳定的5V电压,转换效率达90%以上,,输出纹波大大小于同类产品,ESD大于2KV,具有短路保护、过温保护功能,AAT3110自身功耗甚微仅13uA,在停机状态下耗用电流小于1uA。AAT3110与其它公司同类产品相比输出电流大、纹波小、价格低(图.6),实际应用时对LED并联供电(图.7)走线少,使用方便,因而工艺成本低,周边电路不使用电感器件,无EMI辐射。 AAT3110主要技术参数: %26;#8226; 工作电压: Vin=2.7-5.5V %26;#8226; 输出电压: Vout=5.0V/100mA %26;#8226; 静态电流: Iq=13uA %26;#8226; 停机状态电流: ISHDN=1uA %26;#8226; 工作效率: 90%以上, %26;#8226; 工作频率: 750KHz %26;#8226; 封 装: SOT23-6 SC70JW-8 AAT3110采用6脚SOT-23和8脚SC70JW小尺寸封装,适用于表面贴装,在PCB板上所占空间很小。SC70JW是AATI专利超小8个脚封装,晶片占空比达42%,占用PCB面积仅4.2平方毫米,芯片抬起按装可利应空气受热自然流动散热和多3个脚接地可充分利用PCB散热。 AAT3111也是类似的微功率升压电荷泵,它的工作电压是1.8V-3.3V/3.6V,输出100mA稳定的3.3V或3.6V,最适合于使用二个电池作为电源的产品。 电荷泵适用于手机、PDA、E-Book、平板显示器、智能读卡机、USB5V稳压电源、GSM手机的SIM接口电源。
编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/ledanddisplay/200703/10044.html
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