2. 电容式电荷泵驱动模式
这是一种比较新的驱动方式。简单来说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。电荷泵有两种工作模式,恒压模式,恒流模式。
1)恒压模式电荷泵。圣邦微电子的SGM3110就是采用恒压模式的电荷泵,由于恒压模式电荷泵的工作特性,本身具有高开关频率以及大峰值的瞬态电流,因而需要工程师在PCB布板部分额外注意,一般要求外围的电容尽可能靠近器件本身,外围布线要尽量短,本身需要周围的PCB地尽可能大,外围电容也要尽量直接接到SGM3110的地上,如果布线限制,则可以通过大的PCB过孔以及多个过孔来实现良好接地。
效率计算方法:η=Iout*Vout/Iin*Vin
由于器件本身存在开关损耗以及电容漏电,因而贴片电感实际效率要比该值低一些,这跟生产厂家的工艺技术有关。采用这种LED驱动模式的优点在于,可以简化外围线路、降低产品成本。尤其在小尺寸屏的情况下,1-2个LED做屏幕背光;或者用做闪光灯驱动,在100mS内达到250mA电流的输出;或者是简单的DC/DC 5V升压简化版本,替代电感DC/DC升压,降低成本以及产品EMI问题。缺点在于只有简单的两倍升压模式,效率较低,大多数时间效率低于70%,实际利用效率更低,其中有相当一部分消耗在限流电阻上。在驱动多个LED的时候,背光一致性完全依赖于LED以及限流电阻的精度。
2)恒流模式电荷泵。为了进一步提升LED驱动的效率,圣邦微电子在2008年第二季度推出带有1X、1.5X、2X升压的恒流模式电荷泵SGM3123,对于恒流模式的电荷泵来讲,通过内部的逻辑控制来实现对每一路LED实现均流,使LED的亮度保持相等,与此同时,尽可能地提高LED的驱动效率。
在这种应用中,通过电流镜像控制技术使LED的亮度一致性得到保持,每一路的LED电流误差不超过2%,并且1X、1.5X升压模式使驱动LED的效率得到工字电感兼顾,LED在大部分工作时间内,驱动效率可以保证在80%以上。典型应用线路如图2所示。
图2:恒流模式电荷泵SGM3123的典型应用线路。
利用不同的阻值来设置LED输出电流:ILED=Gain*VIset/RIset。不同厂家Gain系数不同。人们在对电荷泵技术革新的同时,也发现利用它驱动LED相对于DC/DC的一系列优点,降低成本,缩小驱动板的尺寸,避免EMI干扰。
3. 对于成本及性能的追求,也存在着一系列其他的驱动方式例如低边LED驱动。相比较恒流模式的电荷泵,仅缺少电荷泵升压,对于电流的恒流处理部分则相同。成本与电流模式电荷泵比相对较低。缺点在于,纯线性处理,当电池电压降到较低,例如3.6V,在突发大负载的情况下:手机接打电话或者拍照,MP3播放音乐,MP4播放影片,会造成电压波动,电压会下降0.1~0.2V,那么在系统电压会瞬间降到3. 4V甚至更低,不能保证LED的正常亮度,存在屏幕亮度明显变化的缺陷。
圣邦微电子已获得广泛应用的LED驱动芯片产品。
4. 成本的压力促使采用更低成本的LDO来做系统背光。用LDO作LED驱动与上述方案比较,除了成本较低,无论是电压模式电荷泵SGM3110驱动3个以上LED会存在亮度不均匀的缺点,还有低边驱动电压不稳导致亮度变化的缺点都存在。
作为一家专注于高性能、高品质大功率电感模拟/混合信号集扁平型电感成电路研发、生产和销售的半导体公司,圣邦微电子目前瞄准下一代多媒体显示技术,在不久的将来会开发出越来越多适应市场应用需求的产品,例如7通道DC/DC,多路PMU,单路DC/DC开关电源以及各种LED驱动(DC/DC、电荷泵、低边驱动)。
目前圣邦微电子已有10个系列200多种产品,可广泛应用于手机、DVD、数码相机、笔记本电脑、汽车电子、工业自动控制、医疗仪器、液晶显示和军工国防等众多领域。圣邦拥有先进的品质保证体系,已于2004年通过ISO9001认证,全部产品都符合RoHS规范。
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