電荷泵和一般驅(qū)動器的區(qū)別
電荷泵的工作過程均為：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(guān)式調(diào)整器升壓泵采用電感器來貯存能量，而電容式電荷泵采用電容器來貯存能量 電荷泵分為三種: 開關(guān)式調(diào)整器升壓泵 無調(diào)整電容式電荷泵 可調(diào)整電容式電荷泵 電容式電荷泵通過開關(guān)陣列和振蕩器、邏輯電路、比較控制器實現(xiàn)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。由于工作于較高的頻率，因此可使用小型陶瓷電容1mF，使空間占用小，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(lián)電阻和內(nèi)部開關(guān)晶體管的 RDSON。電荷泵轉(zhuǎn)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。它的輸出電壓是工廠生產(chǎn)精密預(yù)置的,調(diào)整能力是通過后端片上線性調(diào)整器實現(xiàn)的，因此電荷泵在設(shè)計時可按需要增加電荷泵的開關(guān)級數(shù)，以便為后端調(diào)整器提供足夠的活動空間。 電荷泵選用要點: 作為一個設(shè)計工程師選用電荷泵時必然會考慮以下幾個要素： ＊＊ ＊＊ 轉(zhuǎn)換效率要高 無調(diào)整電容式電荷泵 90% 可調(diào)整電容式電荷泵 85% 開關(guān)式調(diào)整器 83% ＊＊ ＊＊ 靜態(tài)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(shè)計更小巧； ＊＊ ＊＊ 足夠的輸出調(diào)整能力，電荷泵不會因工作在滿負荷狀態(tài)而發(fā)燙； ＊＊ ＊＊ 封裝尺寸小是手持產(chǎn)品的普遍要求； ＊＊ ＊＊ 安裝成本低，包括周邊電路占PCB 板面積小，走線少而簡單； ＊＊ ＊＊ 具有關(guān)閉控制端，可在長時間待機狀態(tài)下關(guān)閉電荷泵，使供電電流消耗近乎為 0。 所有專為驅(qū)動白光LED而設(shè)計IC都提供恒定電流，其中絕大多數(shù)是基于電感或電荷泵的解決方案，這兩種解決方案各有其優(yōu)缺點。電荷泵解決方案或稱為開關(guān)電容器解決方案，利用分離電容器將電源從輸入端傳送至輸出端，整個過程不需使用任何電感，所以是受歡迎的解決方案。電荷泵電源的體積很小，設(shè)計也很簡單，選擇組件時通常只需根據(jù)組件規(guī)格從中挑選適當?shù)碾娙萜?。電荷泵解決方案的主要缺點是它只能提供有限的輸出電壓范圍，絕大多數(shù)電荷泵IC的轉(zhuǎn)換比率最多只能達到輸入電壓的兩倍，這表示輸出電壓不可能高于輸入電壓的兩倍，因此若想利用電荷泵驅(qū)動一個以上的白光LED，就必須采用并聯(lián)驅(qū)動的方式。利用只能對輸出電壓進行穩(wěn)壓的電荷泵驅(qū)動多個白光LED時，必須使用鎮(zhèn)流電阻來防止電流分配不平均，但這些電阻會減少電池的壽命。 電感式解決方案體積小、效率高，適合為絕大多數(shù)消費性產(chǎn)品提供更長的電池使用時間。本文將會證明，設(shè)計人員可以調(diào)整電感式轉(zhuǎn)換器的效率，以便在體積和效率之間取得******平衡。由于大多數(shù)電感式解決方案都是采用升壓轉(zhuǎn)換器圖2，它們最多能驅(qū)動六個或七個串聯(lián)的白光LED，這種做法有其優(yōu)點，因為許多顯示器內(nèi)建的白光LED都采用串聯(lián)模式；就算并未將白光LED內(nèi)建于顯示器屏幕中，大多數(shù)工程師還是會將它們串聯(lián)在一起。背光驅(qū)動器和白光LED通常會在不同的電路板上，因此必須將電源從一塊電路板連接至另一塊電路板。驅(qū)動五個并聯(lián)的白光LED共需使用連接器的六個接腳，驅(qū)動串聯(lián)在一起的五個白光LED只需要兩個接腳。 許多應(yīng)用的屏幕需要背光調(diào)整功能，例如PDA等產(chǎn)品的使用者就能調(diào)整屏幕亮度，以適應(yīng)周圍環(huán)境，還有許多產(chǎn)品的處理器會在系統(tǒng)閑置一段時間后，自動降低或切斷背光電源。調(diào)光功能的實現(xiàn)方法可分為兩種：模擬和PWM。采用模擬調(diào)光技術(shù)時，只需將白光LED的電流降至******值的一半，就能讓屏幕亮度減少50%。這種方法的缺點包括：白光LED色移；需要模擬控制訊號。PWM調(diào)光技術(shù)在減少的電流占空周期內(nèi)提供完整電流給白光LED，例如要將亮度減半，只需在50%的占空周期內(nèi)提供完整電流。PWM訊號頻率通常會超過100Hz，以確保這個脈沖電流不會被眼睛察覺，PWM頻率的******值需視電源的啟動和反應(yīng)時間而定；為了得到******靈活性，同時讓整合更容易，白光LED驅(qū)動器最高應(yīng)能接受50kHz的PWM頻率。調(diào)光訊號通常來自系統(tǒng)處理器的GPIO接腳。 |
