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面向微型LED的更小驱动器――延长电池寿命并减小电路空间

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本文摘要:随着技术的变革,LED于是以显得更加小、更加暗且功效更高。为了让LED产生想的亮度,必须由LED驱动电路获取恒定的电流。 当今大多数蜂窝电话使用微型白色LED及较小的LED驱动器,从而在整个彩色LCD显示屏上产生准确和均匀分布完全一致的亮度。电池寿命主要由LCD的亮度要求,当电话正处于通话状态时,LCD所耗功率约占到总功率支出的1/3。LED本身和调节电流的驱动电路都会消耗功率。

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随着技术的变革,LED于是以显得更加小、更加暗且功效更高。为了让LED产生想的亮度,必须由LED驱动电路获取恒定的电流。

当今大多数蜂窝电话使用微型白色LED及较小的LED驱动器,从而在整个彩色LCD显示屏上产生准确和均匀分布完全一致的亮度。电池寿命主要由LCD的亮度要求,当电话正处于通话状态时,LCD所耗功率约占到总功率支出的1/3。LED本身和调节电流的驱动电路都会消耗功率。

在微型LED驱动器应用于中,除了电池寿命之外,电路板的空间也是一个最重要的考虑到,从而使得LED驱动器流形结构的自由选择显得比以往任何时候更为重要。LED驱动器流形:空间因素在手执设备中最风行的电池是锂离子电池,电池电压的范围从剩电池时的4.2V上升到静电状态的约3.3V。在背光应用于中,白光LED在电流为20mA时一般来说展示出约3.4V的相反电压(VF),但是,该电压不会随着型号和温度而变化。为了防止较低电池电压工作期间LED经常出现闪光现象,有适当引进降压电路。

两种风行的降压驱动器的架构分别是电源电容型和电感降压型驱动器。电源电容电荷泵分段地驱动LED,该电路一般来说必须使用4个0403型PCB的1F的陶瓷小电容,它获取了当今尤为灵活的解决方案,并且不必须电感器。图1右图为使用2.52.5mmQFNPCB的三地下通道电荷泵驱动器的例子,用一个外部电阻来设置LED电流。除了三个LED之外,所有必须的元器件都可以加装在将近1平方厘米的电路板面积之内。

比较而言,电感降压型LED驱动器则使用一个电感来提高电压并以串联方式驱动LED。这类驱动器的主要益处在于流经LED的电流一样,从而产生理想的亮度给定;缺点在于线绕行电感器的形状大,明确大小各不相同电感值和额定电流。

例如,在背光应用于中,额定电流为200mA的22H电感的高度为1~2mm,而标记面积为22mm~44mm。电感的高度就越较低,其表面积就越大。根据有所不同的LED驱动器类型,有可能还必须外部肖特基二极管。

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假设一个PCB为SOT23的驱动器使用一个外部肖特基二极管,则除了三个LED之外,总的电路板面积还大约须要1.5mm2。较为所必须的电路板资源可见,电路板面积节省了1/3;如果把电感降压方案更换为电荷泵方案,就可以节省更好的电路板面积。对两种流形的自由选择经常由LCDLED的配备来规定,这些LED要么使用串联方式配备,要么采行并联方式配备。具备串联LED配备的LCD意味着必须两个与LED相连的端口,而并联LED配备的LCD所必须的端口数则多达LED的数量,还要再行特一个公共接点。

故对于较小面板的LCD,人们宁愿使用串联结构以将连接点的数量减半到最多。图1:Catalyst三地下通道电荷泵LED驱动器外形图。

缩短电池寿命图2右图为锂离子电池电压静电的例子。此例中,780mAh的典型手机电池被用来向工作电流为20mA的LED倒数供电。

电池静电时间表明在水平轴上,结果获得的总的持续时间略为多达9个小时。如果把这个电荷泵驱动器与基于电感的解决方案较为,所测出的电池寿命(各不相同电感降压驱动器IC)意味着有百分之几的微小差异。图2:锂离子电池电压静电曲线(LEDVF为3.3V)。

在电池电压不足以必要为LED必要供电的时候,电荷泵驱动器就工作在1x模式;当电池电压上升到与LEDVF相似的时候,驱动器自动切换到1.33x电荷泵模式,此时,输入电压在内部被提高到输出电压的1.33倍。图2右图为驱动4个VF为3.3V、工作电流为20mA的LED时的整个电池寿命期间的电池电压和电流工作曲线。在1x模式,输出电流约为80mA,在1.33x模式减少到110mA。

在1x模式,输出电流基本上相等总的LED电流(忽视1到2mA的静态电流)。在1.33x模式,输出电流约为输入电流的1.33倍;而在1.5x模式,输出电流是输入电流的1.5倍。在电荷泵模式中,输出电流越大,电池消耗得越慢。

对于锂电池应用于,在驱动器维持在1.33x模式且不转入1.5x模式时,电池电压可以上升到3V。电荷泵LED驱动器的一个最重要优点是其需要尽量长时间地维持在1x模式的能力,另外还有较低输出电阻(大于1)和较低LED插槽电压叛(约150mV)特性。

图2表明了本例中向电压为3.5V的1.33x模式的切换,切换后的电压比3.3V的VF低200mV。LED相反电压LED的关键特性是其VF与电流的关系。图3右图为工作电流为20mA、VF高达3.5V的LED的电池寿命。

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对于这种驱动器IC,输入电压必需比LEDVF低200mV,因此必须将1X向电荷泵模式切换的电压设置到约3.7V。在电荷泵工作模式的时间就越宽,电池寿命就越高。在本例中,由于使用比3.3V更高的3.5V的VF,电池寿命增加半小时或总量的5%。图3:工作电流为20mA、VF高达3.5V的LED的电池寿命曲线。

当自小于3.7V的电池电压开始工作时,四模式分数电荷泵包括一个1.33x模式电源架构展出了比其它LED驱动器更高的效率。与意味着工作在1.5x模式比起,在1.。


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