白光LED應用中提升電池電壓的措施

　　輸出電容CHOLD提供輸出負載電流。隨著這個電容的放電，輸出電壓降低到期望的輸出電壓以下，第二個階段是被激活來將輸出電壓增高到這個值以上。在第二階段，C1和C2并聯(lián)，連接在VIN和VOUT之間。開關S4到S7關閉，而S1到S3和S8打開。因為電容兩端的電壓降并不能突變，輸出電壓跳變到輸入電壓值的1.5倍U

　　電壓升壓是通過以下的模式完成U通過關閉S8并保持S1到S7打開，電壓轉(zhuǎn)換可以獲得1倍的增益。

　　脈沖頻率調(diào)制（PFM）方案

　　圖4介紹了一種簡化的脈沖頻率調(diào)制（PFM）調(diào)壓方案，該方案利用了多個增益。

　下調(diào)的輸出電壓通過PUMP/SKIP比較器與1.2V的電壓基準比較。PUMP/SKIP比較器輸出電壓在啟動時線性上升，提供軟啟動功能。當輸出電壓超過期望的極限，器件不會開啟，消耗的電源電流將很小。在這種空閑狀態(tài)的期間，輸出電容CHOLD提供輸出負載電流。隨著這個電容不斷放電以及輸出電壓降低到期望的輸出電壓以下，電荷泵被激活直到輸出電壓再次達到高于這個值。

　　在輕負載下，PFM調(diào)節(jié)架構的主要優(yōu)勢是很明顯的。通常通過輸出電容提供負載電能。電源電流非常低，輸出電容只需要偶爾通過電荷泵進行再次充電。

　　總之，調(diào)壓電荷泵在一個寬的輸入范圍內(nèi)不能維持高的效率，因為輸入-輸出電流比根據(jù)基本的電壓轉(zhuǎn)換進行調(diào)節(jié)，任何比輸入電壓乘以電荷泵增益所得的值更低的輸出電壓將導致轉(zhuǎn)換器內(nèi)額外的功耗，并且效率會成比例地降低。

　　轉(zhuǎn)換器根據(jù)輸入／輸出比例改變增益的能力允許在整個輸入電壓范圍內(nèi)完成最優(yōu)秀的效率。理想的情況是，增益應該是線性式變化?，F(xiàn)實中，給予固定的電容和開關數(shù)量，只可能達到有限的增益配置。

　　在圖4中，輸入電壓被調(diào)節(jié)，并被饋入到三個比較器的正向結點。比較器的所有反向結點連接到輸出電壓。根據(jù)輸入／輸出電壓比，比較器的輸出提供帶有一個3位字的增益控制電路，增益控制電路用于選擇最小的增益G，這樣就可以獲得期望的電壓轉(zhuǎn)換。然而，在白光LED應用中，選擇正確的增益G不僅僅根據(jù)輸入和輸出電壓。

　　圖5：這個開關電容器白光LED驅(qū)動器可用于四個LED

　　圖5是利用可適性電荷泵提升電壓的發(fā)光二極管驅(qū)動器，增益可達一及一點五倍。電荷泵的輸入端連接VIN接腳，而輸出端則連接VOUT接腳。 VOUT的電壓會通過調(diào)節(jié)，穩(wěn)定在VREG這個恒定的水平。對于采用共陽極配置的LED，每個LED的輸入電流都可利用內(nèi)部電流源加以控制，其峰值驅(qū)動電流可通過外置電阻(RSET)加以設定。

　　這個計算方法正確與否取決于以下的先決條件：亦即VOUT- VLED的數(shù)值必須大至足以使信道組件不會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。事實上，若要為發(fā)光二極管提供所需的恒定電流，電流源的電壓必須有最低的規(guī)定，而這個最低的電壓稱為上限電壓(VHR)，其數(shù)值會隨著RHR電阻的變動而改變 ：

　　電荷泵必須不斷轉(zhuǎn)換適用的增益倍數(shù)，以確保電流恒定，決定采用哪一增益倍數(shù)的考慮因素包括發(fā)光二極管的正向壓降、電流源的電壓以及輸入電壓（參考圖5）。因此即使輸入電壓范圍極為廣泛，電荷泵仍能以最有效率的一倍增益作業(yè)，以減少電池的耗電量。

　　總結

　　使用開關電容比基于電感的開關方法具有某些優(yōu)勢，其中一個明顯的優(yōu)勢就是消除了電感以及相關的電磁設計問題。開關電容轉(zhuǎn)換器通常具有相對低的噪音和最小的輻射EMI。此外，應用電路很簡單，只需要幾個小電容。因為在沒有電感的情況下，最后的PCB器件高度通常比同等的開關轉(zhuǎn)換器更小。