| 便攜式產品占據著很多的設備細分市場,而這些產品的電源供電問題也引起了普遍關注。由于便攜式設備通常小而輕,因此在這方面對電源部分也往往更加苛求。尤其重要的是,在保證便攜產品愈加豐富的特性和功能的前提下,電池產品需要能夠提供越來越高的能量密度和越來越長的運行時間。 便攜式設備中白光LED的發(fā)展背景 手持裝置中彩色顯示器的發(fā)展趨勢已經引發(fā)了用于LCD背光照明的白光LED的需求。白光LED為背光照明彩色LCD提供了理想的外觀。另外,它們還具有更加耐用、高效,易于驅動,既小又薄的特點,其噪聲也遠比早期用于背光照明的冷陰極熒光管小得多。 使用驅動器IC驅動白光的原因 最簡單的LED驅動配置是一個電壓源和一個限流電阻。但是,驅動器IC卻能提供更好的總體性能。它使用一個恒流源控制白光LED,該恒流源在調節(jié)LED上的電流時無需考慮電源電壓變化或LED正向壓降的變化。另外,由于電池電壓可能會降到導通LED所需值以下,因此該驅動器還允許您增加施加在LED上的電壓。 白光LED驅動器的要求 許多便攜式系統(tǒng)使用一個鋰離子(Li-ion)電池或多個鎳氫(NiMH)電池來驅動用于液晶顯示器背光照明的白光LED。驅動器必須為白光LED提供合適的正向電壓,該電壓的典型值為3.3-4.0V。 驅動白光LED所需的輸出配置 LED驅動器可以為并聯或串聯(b)器件提供電流(圖1)。驅動串聯轉換器時,LED驅動器必須提供多個串聯LED所需的足夠電壓。所以,用于串聯式LED的驅動器通常會增加所用電池的電壓。并聯式LED驅動器僅向單個LED提供所需電壓,因此,這些驅動器必須提供匹配良好的電流源,以確保實際流過所有LED的電流完全相等,從而在全部LCD上產生一致的光輸出。由于電池電壓往往會降到LED的正向電壓之下,您還必須增加并聯式LED的電壓。鋰電池電池的電壓可能會降到3V至3.2V,LED上的正向壓降可能會高達4V。  LED使用何種電源管理拓撲 絕大多數集成電路驅動器都會使用一個充電泵(開關電容器)或開關式升壓轉換器。工作在帶有脈寬調制(PWM)控制的電流模式下的升壓轉換器能夠在幾乎所有LED負載條件下調節(jié)反饋電壓。充電泵集成電路使用一個開關網絡對一個或多個電容器進行充、放電,從而提供一個DC/DC電壓轉換。開關網絡可控制電容器的充、放電狀態(tài)的切換。“快速電容器”(C1)不斷地充電 ,“存儲電容器”(C2) 則保持充電并過濾輸出電壓(圖2)。充電泵的一個優(yōu)點是能夠去除與電感器或變壓器引起的磁場和電磁干擾(EMI)。不過,接通到“快速電容器”的大充電電流也會產生電磁干擾。  充電泵與升壓轉換器的比較
您必須考慮便攜式系統(tǒng)對效率、尺寸和電磁干擾等因素的要求。幾乎在所有設計中,升壓轉換器都具有較高的效率。但是,為與充電泵的物理尺寸競爭,升壓轉換器的磁元件尺寸必須做到最小。針對電磁干擾的考慮因素還包含兩個通道的PCB布局。 何為“雙模充電泵”？ 這種充電泵可對鋰離子電池的2.7-4.2V可用電壓范圍進行補償。一種版本工作在1.5/1 雙模狀態(tài)。電源電壓過低時,它工作在1.5 模式,能產生約1.5倍電池電壓的輸出,從而為LED驅動器升壓。當電池電壓較高且LED不需要升壓時,充電泵工作在1倍模式,此時它的作用僅僅是將輸入電壓接通到負載而已。這樣一來,在電池電壓較高時便能減少少輸入電流和功耗。 如何調節(jié)白光LED的亮度？ 其中一個辦法是用一個外電阻控制直流電流。或者,您也可以使用一個脈寬調制器控制信號,以肉眼無法感知的速度開、關驅動器的電流源�？筛兄目偭炼扰cPWM的工作周期成正比。在50%的PWM工作周期下以15mA電流驅動一個LED所產生的可見亮度,恰好是在100%工作周期下以相同電流驅動一個LED時可見亮度的一半。推薦的最小PWM頻率為100Hz。頻率過低會產生肉眼可見的搖動和閃爍。推薦的最大PWM頻率為1kHz,因為頻率過高會產生電磁干擾。 為什么要對白光LED驅動器實施軟啟動？ 軟啟動可以在啟動驅動器時限制輸入突波電流。在軟啟動期間,通過LED輸出端的電流將按參考電壓斜坡速率上升。而軟啟動通常能減少驅動器IC的導通時間。 |
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