电荷泵和一般驱动器的区别
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 电荷泵分为三种: 开关式调整器升压泵 无调整电容式电荷泵 可调整电容式电荷泵 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。电荷泵是无须电感的，但需要外部电容器。由于工作于较高的频率，因此可使用小型陶瓷电容1mF，使空间占用小，使用成本低。电荷泵仅用外部电容即可提供±2 倍的输出电压。其损耗主要来自电容器的 ESR等效串联电阻和内部开关晶体管的 RDSON。电荷泵转换器不使用电感，因此其辐射 EMI可以忽略。输入端噪声可用一只小型电容滤除。它的输出电压是工厂生产精密预置的,调整能力是通过后端片上线性调整器实现的，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。 电荷泵选用要点: 作为一个设计工程师选用电荷泵时必然会考虑以下几个要素： ＊＊ ＊＊ 转换效率要高 无调整电容式电荷泵 90% 可调整电容式电荷泵 85% 开关式调整器 83% ＊＊ ＊＊ 静态电流要小，可以更省电； ＊＊ ＊＊ 输入电压要低，尽可能利用电池的潜能； ＊＊ ＊＊ 噪音要小，对手机的整体电路无干扰； ＊＊ ＊＊ 功能集成度要高，提高单位面积的使用效率，使手机设计更小巧； ＊＊ ＊＊ 足够的输出调整能力，电荷泵不会因工作在满负荷状态而发烫； ＊＊ ＊＊ 封装尺寸小是手持产品的普遍要求； ＊＊ ＊＊ 安装成本低，包括周边电路占PCB 板面积小，走线少而简单； ＊＊ ＊＊ 具有关闭控制端，可在长时间待机状态下关闭电荷泵，使供电电流消耗近乎为 0。 所有专为驱动白光LED而设计IC都提供恒定电流，其中绝大多数是基于电感或电荷泵的解决方案，这两种解决方案各有其优缺点。电荷泵解决方案或称为开关电容器解决方案，利用分离电容器将电源从输入端传送至输出端，整个过程不需使用任何电感，所以是受欢迎的解决方案。电荷泵电源的体积很小，设计也很简单，选择组件时通常只需根据组件规格从中挑选适当的电容器。电荷泵解决方案的主要缺点是它只能提供有限的输出电压范围，绝大多数电荷泵IC的转换比率最多只能达到输入电压的两倍，这表示输出电压不可能高于输入电压的两倍，因此若想利用电荷泵驱动一个以上的白光LED，就必须采用并联驱动的方式。利用只能对输出电压进行稳压的电荷泵驱动多个白光LED时，必须使用镇流电阻来防止电流分配不平均，但这些电阻会减少电池的寿命。 电感式解决方案体积小、效率高，适合为绝大多数消费性产品提供更长的电池使用时间。本文将会证明，设计人员可以调整电感式转换器的效率，以便在体积和效率之间取得最佳平衡。由于大多数电感式解决方案都是采用升压转换器图2，它们最多能驱动六个或七个串联的白光LED，这种做法有其优点，因为许多显示器内建的白光LED都采用串联模式；就算并未将白光LED内建于显示器屏幕中，大多数工程师还是会将它们串联在一起。背光驱动器和白光LED通常会在不同的电路板上，因此必须将电源从一块电路板连接至另一块电路板。驱动五个并联的白光LED共需使用连接器的六个接脚，驱动串联在一起的五个白光LED只需要两个接脚。 许多应用的屏幕需要背光调整功能，例如PDA等产品的使用者就能调整屏幕亮度，以适应周围环境，还有许多产品的处理器会在系统闲置一段时间后，自动降低或切断背光电源。调光功能的实现方法可分为两种：模拟和PWM。采用模拟调光技术时，只需将白光LED的电流降至最大值的一半，就能让屏幕亮度减少50%。这种方法的缺点包括：白光LED色移；需要模拟控制讯号。PWM调光技术在减少的电流占空周期内提供完整电流给白光LED，例如要将亮度减半，只需在50%的占空周期内提供完整电流。PWM讯号频率通常会超过100Hz，以确保这个脉冲电流不会被眼睛察觉，PWM频率的最大值需视电源的启动和反应时间而定；为了得到最大灵活性，同时让整合更容易，白光LED驱动器最高应能接受50kHz的PWM频率。调光讯号通常来自系统处理器的GPIO接脚。 |
