系统需求决定设计方案
如前所述,升压是LED驱动电路的重要任务,而电感升压和电荷泵升压是两种不同的拓扑模式。“由于LED是由电流驱动的,而电感在进行电流转换时效率最高,因此电感升压方式最大的优点就是效率高,如果设计得当可以超过90%;不过它的缺点也同样明显,就是电磁干扰很强,对手机等通信产品的系统要求就非常高。随着电荷泵的出现,目前大多数手机都不再采用电感升压方式。当然,采用电荷泵的升压方式其效率将低于电感升压。”凌辉简要地向记者列举了两种升压方式的优劣。
电荷泵和基于电感的转换器工作在开关模式,会在输入、输出端产生电压、电流纹波。“有时,纹波和噪声会耦合到其他敏感电路(如手机的射频收发器),影响产品性能。输入纹波的影响相对而言更显著,因为电池电源线在系统中是公用的,当开关频率相同、驱动同样的输出负载、使用相同的输入电容时,电荷泵架构和电感电路的输入纹波在同一量级,增大输入电容有助于降低输入纹波。”Maxim公司便携式通信设备电源产品线总监Tony Lai向本报记者解释道,“输出纹波也是一个考虑因素,特别是当引线较长时。长引线如同一个天线,能够向电路引入更多的耦合噪声,由于电感升压电路只需要两条引线,可能更适合这一应用。当驱动电路与LED的放置位置非常接近时,则推荐使用电荷泵。另外,电感升压电路在电感与肖特基二极管的连接处有较高幅度的开关波形,如果在开关节点加一个小电容,减缓开关信号的上升/下降沿,将有助于降低电磁干扰,但同时会影响效率。”可见,最终的升压方式和设计方案的选择往往是根据系统的需求,在综合考量各种技术指标之后达成的妥协。
提高效率是永恒主题
无论在照明应用还是背光应用领域,提高驱动电路的转换效率都是产品设计者必须面对的问题。提高转换效率,不仅有利于便携式产品延长待机时间,同时也是解决LED散热问题的重要手段。在照明领域,由于使用大功率LED,因此提高转换效率就显得尤为重要。
谈到在提高效率方面的成果,裴石燕告诉《中国电子报》记者:“思旺电子的电荷泵升压模式可选择两种倍增因子:1倍和1.5倍。当电压在3.8V和4.2V之间时,芯片自动选择1倍模式,因为此电压已足以驱动白光LED;而当电压低于1.5V时,芯片将自动改用1.5倍模式,在这种模式下,即便电压降至2.8V,LED仍旧能正常工作。这样的混合模式在提高转换效率的同时,也尽可能地延长了电池的使用寿命。”
杭州士兰微电子股份有限公司研究所副所长吴建兴在接受《中国电子报》记者采访时表示,仅从技术角度而言,提高转换效率并不复杂,但是器件本身要受外界条件约束,比如体积的限制,也就是说要在有限的空间内尽可能地提高效率,这是设计人员所面临的挑战。“就照明应用而言,提高LED器件本身的光电转换效率会更有意义。”吴建兴补充道。
(责任编辑:孙莉)
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