無需增加成本、外圍元件和印刷電路板空間，新式白光LED驅動拓撲就能夠提供業界領先的效率和簡單架構的電荷泵。

　　系統設計人員目前面臨一個艱巨的挑戰，他們需要利用彩色便攜式顯示屏來最大限度地提升系統功能和效率，同時又要實現成本和尺寸最小化?，F在已經到了需要為系統設計師提供一種全新的LED驅動拓撲的時候。

　　白光LED需要大約3.6伏的供電電壓才能實現合適的亮度控制。然而，大多數掌上設備都采用鋰離子電池作電源，它們在充滿電之后約為4.2伏，安全放完電后約為2.8伏，顯然白光LED不能由電池直接驅動。替代的解決方案是使用升壓電路，在需要時提高驅動的電壓，從而在整個電池使用周期間內不間斷地為LED穩定供電。

　　LCD顯示屏中使用的LED驅動器有兩個要求。首先它們要能準確控制和匹配每一個LED的亮度，這將最大限度地保持顯示屏背光的一致性;其次LED驅動器要能夠把輸入的電池電壓升高，這將保證在整個電池的使用周期內能為LED提供足夠的驅動電壓，從而延長設備的使用時間。

　　基于電感的LED驅動器通常用于驅動串型連接的LED，此種結構本身就能夠提供一致的匹配。它們還能夠提供可變和優化的電壓升高比例，因此具有非常高的電源轉換效率。然而，由于外部元件的尺寸和成本，以及討厭的電磁干擾(EMI)，基于電感的LED驅動器方案具有明顯的缺陷。體積龐大的儲能電感限制了這種方案在細長和低外觀的小型掌上設備中的應用。

　　另一方面，電荷泵型LED驅動器則提供了一個非常好的解決方案，其外部電路只需使用極小的電容即可。這使之成為進一步推動消費增長的更小更薄的便攜式設備的理想選擇。電荷泵上的各個電流通道使用匹配的電流獨立驅動各并行連接的LED，但是，升壓比例是離散的，由不同的運行模式(倍增因子)而定?？捎玫倪\行模式數量和當前的電池電壓決定了整個電荷泵的電源效率。

　　常見的電荷泵方案使用二個外部飛電容來提供三種運行模式(1倍，1.5倍，2倍)來進行升壓。隨著電池的消耗，這些器件逐次提高升壓參數。在每一種升壓模式中，最大輸出電壓等于輸入電池電壓乘倍增因子。超過驅動LED所必需的那部分電壓的能量，將在電荷泵或者電流調節器中被消耗掉，這就降低了整個電路的轉換效率。

　　嵌入更多的運行模式有助于在鋰電池的整個使用周期內限制過高的電壓增益，從而提高效率。某些電荷泵目前提供第四種運行模式(1.33倍)，按照1倍、1.33倍、1.5倍和2倍依次提高輸出電壓。實現1.33倍升壓的常規方法需要增加器件引腳和外部元件的數量，相應地，需要更多引腳的封裝和更大面積的印刷電路板空間，這使整個解決方案的成本遠高于只有三種運行模式的器件。

圖1 通過增加一個1.33倍運行模式，電荷泵方案的效率相當于基于電感的方案

　　按照1倍、1.33倍、1.5倍和2倍順序來提升電壓的電荷泵達到了傳統上基于電感的升壓轉換器的效率(圖1)，同時還擁有與電荷泵方案相應的低成本和小尺寸的全部好處。此外，通過使用1.33倍運行模式，過高提升的電壓被盡量限制，從而減少電源浪費和由此而產生的熱損失(圖2)。

圖2 三模式和四模式中電源浪費對比

　　目前已經有一種創新的、即將獲批美國專利的自適應分數電荷泵器件，該器件在保持低成本和三模式(1倍、1.5倍和2倍)器件的簡單性的同時可以實現第四種電荷泵運行模式(1.33倍)。四模式(Quad-Mode TM)電荷泵能夠提供更高的效率，同時不必增加外部元件及相關的成本和印刷電路板空間。此外，1.33倍分數工作模式還可減少電池端的可見電流紋波。這有助于最大限度地減少整個供電噪聲，這在手機等便攜式設備中是一個很重要的指標。

圖3 常規的1.33倍運行模式需要三個外部飛電容