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          手機LCD背光驅動電荷泵的選擇

          作者: 時間:2004-12-07 來源:網(wǎng)絡 收藏

          、手持無繩電話、對講機之類的手持通信產品都是使用電池作為電源的,因此管理好電池電力的使用,可以延長電池的壽命,提高使用效率,用科技的方法挖掘電池的潛力,可以獲得更經濟的利益。彩屏需要高亮度的白光LED去電亮,白光LED需要供給穩(wěn)定的5V工作電壓或恒定的電流,如果工作電壓下降,會影響白光LED的亮度,彩屏的顯示效果就不理想、顏色不鮮明。白光LED的電源不能直接到電池上,因為電池一開始使用,電壓就遞減,影響使用效果。所以在電路設計上需要使用一個升壓型的泵,把遞降的電壓在一段較長的時間內穩(wěn)定在5V,充分挖掘電池的潛力,提高使用經濟效益。

          1) 泵的種類

          開關式調整器升壓泵 (1.a)

          無調整電容式(1.b)

          可調整電容式電荷泵(1.c)

          三個電路的工作過程均為: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。開關式調整器升壓泵采用電感器來貯存能量,而電荷泵采用電容器。

          1) 電荷泵的工作原理

          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(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。工作于較高的頻率,因此可使用小型陶瓷電容(1μF),使空間占用最小,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)和內部開關晶體管的RDS(ON)。電荷泵轉換器不使用電感,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

          輸出電壓是工廠生產精密予置的,調整能力是通過后端片上線性調整器實現(xiàn)的,因此電荷泵在設計時可按需要增加電荷泵的開關級數(shù),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。從電容式電荷泵內部結構來看,它實際上是一個片上系統(tǒng)(圖2)。

          1) 電荷泵選用要點

          作為一個設計工程師選用電荷泵時必然會考慮以下幾個要素:

          轉換效率要高

          無調整電容式電荷泵 90%

          可調整電容式電荷泵 85%

          開關式調整器 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,使手機設計的更小巧;

          足夠的輸出調整能力,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品普遍要求;

          按裝成本低,包括周邊電路少占PCB板面積小,走線少而簡單;

          具有關閉控制端,可在長時間待機狀態(tài)下關閉電荷泵,使供電電流消耗近乎為0。

          2) 幾種不同的電荷泵

          輸出并聯(lián)穩(wěn)壓供電,周邊零件少,走線簡單,轉換效率高的AAT3110(圖3

          輸出供電需要單獨走線的LM2794(圖.4

          恒流輸出串聯(lián)供電的LT1932(圖.5)

          1) AAT3110電荷泵的性能

          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(fā)的微功率開關電容器電壓提升轉換器,它可以提供一個穩(wěn)定的5V輸出,應用時沒有其它升壓泵運作所必需的電感器,周邊只使用三個小的陶瓷電容器,它能輸出100mA電流。它可以4-5個白色或藍色LED,以滿足彩色的應用。

          AAT3110的特點是非常低的靜態(tài)電流和高的轉換效率,負載范圍大,是電池電源應用的理想器件。AAT3110工作在電壓升壓狀態(tài),在750KHz高頻運作,使用脈沖跳躍技術,從變化的輸入電壓中提供一個穩(wěn)定輸出電壓。輸入電壓范圍2.7V-5.5V,輸出穩(wěn)定的5V電壓,轉換效率達90%,,輸出紋波大大小于同類產品,ESD大于2KV,具有短路保護、過溫保護功能,AAT3110自身功耗甚微僅13uA,在停機狀態(tài)下耗用電流小于1uAAAT3110與其它公司同類產品相比輸出電流大、紋波小、價格低(圖.6),實際應用時對LED并聯(lián)供電(圖.7)走線少,使用方便,因而工藝成本低,周邊電路不使用電感器件,無EMI輻射。

          AAT3110主要技術參數(shù):

          工作電壓: Vin=2.7-5.5V

          輸出電壓: Vout=5.0V/100mA

          靜態(tài)電流: Iq=13uA

          停機狀態(tài)電流: ISHDN=1uA

          工作效率: 90%,

          工作頻率: 750KHz

          裝: SOT23-6 SC70JW-8

          AAT3110采用6SOT-238SC70JW小尺寸封裝,適用于表面貼裝,在PCB板上所占空間很小。SC70JWAATI專利超小8個腳封裝,晶片占空比達42%,占用PCB面積僅4.2平方毫米,芯片抬起按裝可利應空氣受熱自然流動散熱和多3個腳接地可充分利用PCB散熱。

          AAT3111也是類似的微功率升壓電荷泵,它的工作電壓是1.8V-3.3V/3.6V,輸出100mA穩(wěn)定的3.3V3.6V,最適合于使用二個電池作為電源的產品。

          電荷泵適用于手機、PDA、E-Book、平板顯示器、智能讀卡機、USB5V穩(wěn)壓電源、GSM手機的SIM接口電源。



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