手机LCD背光驱动电荷泵的选择

　　手机的LCD彩屏需要高亮度的白光LED去电亮，白光LED需要供给稳定的5V工作电压或恒定的电流，如果工作电压下降，会影响白光LED的亮度，LCD彩屏的显示效果就不理想、颜色不鲜明。白光LED的电源不能直接到电池上，因为电池一开始使用，电压就递减，影响使用效果。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，充分挖掘电池的潜力，提高使用经济效益。

　　1) 电荷泵的种类

　　• 开关式调整器升压泵 (图1.a)

　　• 无调整电容式电荷泵(图1.b)

　　• 可调整电容式电荷泵(图1.c)

　　三个电路的工作过程均为：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，而电荷泵采用电容器。

　　1) 电荷泵的工作原理

　　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。工作于较高的频率，因此可使用小型陶瓷电容(1μF)，使空间占用最小，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RDS(ON)。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。它输出电压是工厂生产精密予置的,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。电荷泵十分适用于便携式应用产品的设计。从电容式电荷泵内部结构来看,它实际上是一个片上系统(图2)。

　　1) 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，使手机设计的更小巧;

　　• 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普遍要求;

　　• 按装成本低，包括周边电路少占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。

　　2) 几种不同的电荷泵

　　• 输出并联稳压供电，周边零件少，走线简单，转换效率高的AAT3110(图3)

　　• 输出供电需要单独走线的LM2794(图.4)

　　• 恒流输出串联供电的LT1932(图.5)