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LCD背光驱动电荷泵的原理及应用
来源:  作者:本站

1引言
手机、无绳电话、对讲机等便携式通信产品都是使用电池作为电源,合理地使用电池,充分挖掘其潜力可提高使用效率、延长电池的寿命。手机的LCD彩屏需要高亮度的白光LED去点亮,白光LED需要稳定的5V工作电压,如果工作电压下降,则白光LED的亮度降低,色彩就不鲜明,LCD彩屏的显示效果就不理想。白光LED不能直接由电池供电,因为电池一开始使用,电压就递减,影响显示效果。所以在电路设计上需要使用一个升压型的电荷泵,把递降的电压在一段较长的时间内稳定在5V。
2电荷泵的分类、工作原理及典型应用电路
2.1电荷泵分类
电荷泵可分为:
——开关式调整器升压泵,如图1(a)所示。
——无调整电容式电荷泵,如图1(b)所示。
——可调整电容式电荷泵,如图1(c)所示。

2.2工作过程
3种电荷泵的工作过程均为:首先贮存能量,然后以受控方式释放能量,以获得所需的输出电压。开关式调整器升压泵采用电感器来贮存能量,而电容式电荷泵采用电容器来贮存能量。
电容式电荷泵通过开关阵列和振荡器、逻辑电路、比较控制器实现电压提升,采用电容器来贮存能量。因工作于较高频率,可使用小型陶瓷电容器(1μF),占用空间最小,使用成本较低。电荷泵仅用外部电容器即可提供±2倍的输出电压。其损耗主要来自电容器的等效串联电阻(ESR)和内部开关晶体管的RDS(ON)。电荷泵转换器不使用电感器,因此其辐射EMI可以忽略。输入端噪声可用一只小型电容器滤除。它的输出电压是工厂生产时精密预置的,可通过后端片上线性调整器调整,因此电荷泵在设计时可按需要增加电荷泵的开关级数,以便为后端调整器提供足够的活动空间。电荷泵十分适用于便携式应用产品的设计。电容式电荷泵的内部结构如图2所示。它实际上是一个基准、比较、转换和控制电路组成的系统。


2.3几种不同的电荷泵的应用
图3(a)、(b)、(c)为3种典型应用电路。


AAT3110输出并联稳压供电,外围元件少,走线简单,转换效率高。
AAT3110微功率升压电荷泵是美国研诺逻辑科技有限公司(AATI)开发的微功率开关电容器电压提升转换器。它可以提供稳定的5V输出电压,应用时没有其它升压泵运作所必需的电感器,外围只使用3个小的陶瓷电容器。它能输出100mA电流,可以驱动4个~5个白色或蓝色LED,以满足彩色LCD背光的应用。
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