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LCD背光驅動電荷泵的原理及應用
來源:  作者:本站

1引言
手機、無繩電話、對講機等便攜式通信產品都是使用電池作為電源,合理地使用電池,充分挖掘其潛力可提高使用效率、延長電池的壽命。手機的LCD彩屏需要高亮度的白光LED去點亮,白光LED需要穩定的5V工作電壓,如果工作電壓下降,則白光LED的亮度降低,色彩就不鮮明,LCD彩屏的顯示效果就不理想。白光LED不能直接由電池供電,因為電池一開始使用,電壓就遞減,影響顯示效果。所以在電路設計上需要使用一個升壓型的電荷泵,把遞降的電壓在一段較長的時間內穩定在5V。
2電荷泵的分類、工作原理及典型應用電路
2.1電荷泵分類
電荷泵可分為:
——開關式調整器升壓泵,如圖1(a)所示。
——無調整電容式電荷泵,如圖1(b)所示。
——可調整電容式電荷泵,如圖1(c)所示。

2.2工作過程
3種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??厥降髡魃貢貌捎玫綹釁骼粗婺芰?,而電容式電荷泵采用電容器來貯存能量。
電容式電荷泵通過開關陣列和振蕩器、邏輯電路、比較控制器實現電壓提升,采用電容器來貯存能量。因工作于較高頻率,可使用小型陶瓷電容器(1μF),占用空間最小,使用成本較低。電荷泵僅用外部電容器即可提供±2倍的輸出電壓。其損耗主要來自電容器的等效串聯電阻(ESR)和內部開關晶體管的RDS(ON)。電荷泵轉換器不使用電感器,因此其輻射EMI可以忽略。輸入端噪聲可用一只小型電容器濾除。它的輸出電壓是工廠生產時精密預置的,可通過后端片上線性調整器調整,因此電荷泵在設計時可按需要增加電荷泵的開關級數,以便為后端調整器提供足夠的活動空間。電荷泵十分適用于便攜式應用產品的設計。電容式電荷泵的內部結構如圖2所示。它實際上是一個基準、比較、轉換和控制電路組成的系統。


2.3幾種不同的電荷泵的應用
圖3(a)、(b)、(c)為3種典型應用電路。


AAT3110輸出并聯穩壓供電,外圍元件少,走線簡單,轉換效率高。
AAT3110微功率升壓電荷泵是美國研諾邏輯科技有限公司(AATI)開發的微功率開關電容器電壓提升轉換器。它可以提供穩定的5V輸出電壓,應用時沒有其它升壓泵運作所必需的電感器,外圍只使用3個小的陶瓷電容器。它能輸出100mA電流,可以驅動4個~5個白色或藍色LED,以滿足彩色LCD背光的應用。
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