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白光LED升壓轉換器和電荷泵的比較

上傳人:admin

上傳時間: 2007-07-13

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 目前,便攜式產品廣泛使用彩色LCD顯示器,用白光LED作為背光。為白光LED供電需要特別的轉換器,需要提供LED正向導通的高壓和恒流驅動,減小電池電壓變化時所引起的亮度變化以及不同LED之間的亮度不匹配。為了達到這個目的,有兩種主流的轉換器:基于電感的升壓轉換器和基于電容的電荷泵轉換器。這兩種轉換器各具優缺點,需要根據系統的具體要求決定選用哪種架構。

  本文以MAX1561升壓轉換器和MAX1573電荷泵為例,對兩種轉換架構進行比較。文中評估了每種轉換器的優點,所得出的結論有助于系統設計者選擇正確的方案。MAX1561和MAX1573幾乎是在同一時期、在同一工廠、采用相同工藝設計的,開關頻率均為1MHz,適合進行對比。

  電路復雜性:電荷泵略占優勢

  圖1給出了兩種方案的電路圖,兩個電路都只有幾個簡單的外部元件,但升壓轉換器需要電感和肖特基二極管(有些升壓轉換器內部集成肖特基二極管,但通常會降低效率)。


  圖1. MAX1561升壓轉換器(a)和MAX1573電荷泵(b)是2種LED供電方案。電路復雜度基本相同,但電荷泵不需要電感。

  效率:電荷泵的效率竟略占優勢

  圖2給出了兩種方案的效率,效率是在標準的鋰電池以C/5的速率放電為LED供電的情況下測量的。18mA/LED的效率曲線代表正常顯示亮度情況下的效率,升壓轉換器和電荷泵的平均效率都是83%;圖中2mA/LED的效率曲線代表LED處于亮度比較暗的靜止狀態時的效率,電荷泵可以獲得76%的平均效率,明顯好于升壓轉換器的59%。


  圖2. MAX1561升壓轉換器(a)和MAX1573電荷泵(b)在18mA/LED的測試條件下,整個電池工作時間內的平均效率均為83%。當LED比較暗時,2mA/LED,電荷泵效率高于升壓轉換器。

  上述結果出乎人們的預料,因為大多數電荷泵的效率達不到這樣的效率。MAX1573之所以能夠提供業內領先的效率,是因為它包含了1倍壓旁路和1.5倍壓升壓電荷泵模式,并具有自適應切換功能,低壓差線性電流調節器能夠在電池電壓下降的時候盡可能地保持在1倍壓模式,從而取得高效率。傳統電荷泵方案不具備1倍壓模式,只能取得50%至67%的效率。一些競爭產品雖然也包含了1倍壓模式,但工作在這種模式的時間較短,所以一般達不到83%的平均效率。

  對于升壓轉換器,MAX1561是業界效率非常高產品。通過某些折中,也可以獲得更高的效率,例如:MAX1599,在18mA/LED時,效率是87%;在2mA/LED時,效率是71%。MAX1599和MAX1561非常類似,只是開關頻率從1MHz降到500khz,第開關頻率下減少了開關損失。但是,頻率的降低使得外部電感的尺寸提高2倍。

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