电荷泵升压原理教案资料.ppt

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1、手机背光驱动的原理与应用显示屏按其显示原理大致可分为CRT(显像管)、LCD(液晶)及OLED三类，从市场应用看，手机中使用的显示屏主流是LCD，OLED只在翻盖机的小屏中占有少量份额，而CRT在手机中没有用到。LCD本身不会发光，要想让其显示所要数据和图像，就必需使用白光背光源，手机中的白光背光源一般由数个侧发光白色LED灯组成，LED灯的个数由屏的大小尺寸决定，一般由2~6个不等。本文就以该LED灯的驱动为对象，介绍手机中背光驱动的原理与应用。背光驱动下图是手机LCD模组的大概架构，背光LED即在反光膜之上，导光板之下。背光驱动反

2、射自灯管所入射的光，提高光的利用率支撑导光板和所有膜材，防止变形贴歪接受光源,引导光的散射方向将反射光源均匀扩散,遮盖网点,防止正面出现散射点提高光的利用率1、LED的参数LED的主要参数是Vf/If，其他的是颜色、亮度、波长、发光角度、效率、功耗等。Vf：前降电压，LED发光时自身正负极两端的压降。If：前降电流，一定发光强度下通过LED的电流，发光强度和If成正比，相同的If下灯的发光强度相同。手机LCD背光用白光LED正常发光时的If为20mA，Vf一般为3.0~3.4V。LED在导通时，其电流的变化率远大于前向导通电压的变化率

3、，所以LED厂家在测试其光学特性及分类时，大多基于一致的额定电流值（比如5mA或者20mA），再给出前向导通电压的变化范围，因而要获得预期的亮度要求，并保证各个LED亮度、色度的一致性，需要相同的驱动电流。背光驱动2、白光LED驱动电路的基本要求1）满足背光的亮度要求；2）整个显示屏亮度均匀（不允许有某一部分较亮、另一部分较暗的情况）；?3）亮度可以方便地调节；4）驱动电路占PCB空间要小；5）工作效率高；6）综合成本低；7）对系统其他模块干扰小。背光驱动以上条件应用场合不同，侧重点也不同，有的方案中可能会把背光驱动电路的成本放在第一

4、位，而有的方案中则可能会把背光驱动电路的性能放在第一位。背光驱动3、白光驱动方式白光LED驱动方式主要有两种：一种是采用电感升压式DC/DC升压变换的原理来驱动，所有的LED串联接在一起，一般也叫做串联型驱动方式；另一种是采用升压式电荷泵驱动电路，所产生的电压一般在5V/4.5V或者是根据LED的正向导通电压而自适应确定的一个电压，所有的LED并联在一起，一般也叫做并联型驱动方式。背光驱动串联型驱动电路串联型驱动电路是出现比较早的驱动电路，早期手机的LED背光大都采用此种方式，顾名思义，串联式驱动电路中各白光LED采用串联的方式连接在

5、一起，因此，经过各个灯的电流都是一样的，从而保证了每颗灯的亮度一样，发光亮度均匀是该方式的最大优点。由于各灯采用串联连接方式，而每颗灯Vf电压为3.0~3.4V，所以该方式的驱动电路就需要采用DC/DC升压电路把电压升到所需电压，从而会使该电路产生EMI辐射，可能影响到手机的射频指标。背光驱动以S66-A上用的华润矽威的PT4101为例，典型的串联型背光驱动电路如下图所示：背光驱动该IC的FB管脚为反馈输入端，R1为反馈电阻，LED的最大电流由该反馈电阻控制，IC内部FB管脚上的参考电压为104mV，反馈电阻的阻值可通过下式算得：R1

6、=104mV/Iled若Iled=20mA，则R1=104mV/20mA=5.2ohm，可选5.1ohm的1%精度的电阻。实际应用中EN脚接PWM信号，通过调节PWM信号的占空比来调节实际流过LED的电流，使LED从不亮到满亮度之间逐级可变。我们公司一般设五级，分别为20%、40%、60%、80%、100%。背光驱动OV管脚为过压输入端，当LED电路出现断路，即IC输出开路时，FB端的反馈电压恒定为0V，此时IC就会将占空比调整到最大，促使输出端电压越来越高，直到IC烧坏。OV脚连接到输出端，当监测到输出电压超过20V时，该IC就会关

7、断，直到电源重新上电，从而起到输出开路保护的作用。有的IC没有OV脚，此种情况需在输出端加一个齐纳二极管，利用它的击穿来保护内部的开关管，如下图：背光驱动并联型驱动电路虽然串联型电路具有电流匹配度高和效率高的优点，但是其整体的方案中需要一个功率电感和和一个大的肖特基二极管，这些使得其综合成本和并联型驱动电路相比没有太大优势。同时所需贴片电感尺寸比较大，而且处理不好的话容易产生EMI问题，所以当前手机上用的背光驱动电路以并联型电路为主。早期的并联式驱动电路只是解决了LED所需要的电压问题，它把电池电压统一通过电荷泵的方式升压到5V或者4

8、.5V的这样一个固定的电压，然后每一个LED通过串联一定的电阻阻值来控制LED的电流。下面先简要说明电荷泵的升压原理。背光驱动电荷泵升压原理电荷泵即通常我们看到的chargepump，是DC/DC的一种，属于电容式DC/