采用分数电荷泵驱动3个并联白光LED的电路如图2所示。由于所要求的外部器件数很少,PCB占板面积也很小,因此电荷泵方案具有优势。1倍压、1.5分数倍压电荷泵支持两种工作模式,并能根据电池输入电压和LED正向电压自动进行模式选择。一般情况下,当电池电压超过3.6y时,驱动电路工作在“1倍压模式”,电源通过导通晶体管直接连接到输出。这种线性模式的效率最高且噪声最低。
图2 采用分数电荷泵驱动3个并联白光LED的电路
3.6V时,驱动电路从1倍压模式转换到1.5倍压模式,同时将输出电压5倍。分数电荷泵采用具有两个泵电容(见图2中的C1和C2)的开关配置,这两个电容将能量传输给负载。在模式切换期间,输入电流增加到1.5倍,从而加快了电池放电的速度。如对于三个通过⒛mA电流的LED来说,1倍压模式下的电源电流约为60mA,1.5倍压模式下的电源电流则上升到90mA左右。
2.器件的选择
①LDO选择。由于移动电话、PDA、数码相机和视屏游戏机消费产品都是以电池为电源的,随着使用时间的增长,电源电压会逐渐下降,故LCD驱动IC需要一个稳定的工作电压,因此设计电路时通常由-个LD0提供一个稳定的2.8V或3.0V电压。LCD将安装在移动电话的上方,与移动电话的射频靠得很近,为了防止干扰,必须选用低噪声的LD0,如LP2985、AAT3215。
②白光LED。按背光源的设计要求,需要正向电压(UF)和正向电流(IF)小、亮度高(500~1800mcd)的白光LED。以移动电话 LCD为例,目前都使用的是3~4个白光LED,随着LED的亮度增加和移动电话制造商要求降低成本和功耗,LCD都会选用2个高亮度白光LED (1200~2000mcd),PDA和智能移动电话由于LCD屏较大会按需要使用4~8个白光LED。NACW215/NSCW335和EL99-21/215UCW/TR8是自带反射镜的白光LED,EL系列的亮度分为T、S、R三个等级,T为720~1000mcd,S为500~720mcd,都适用于移动电话LCD背光源的应用。
3.LED驱动电路的设计
白光LED的驱动需要供给恒定的电压或恒定的电流,而移动电话电源一开始工作后,其电压就开始往下降,因而需要升压变换器升压、稳压。为了减少升压器件的工作频率对移动电话射频电路的影响,一般选用由电容器传递电能的电荷泵。
电容式电荷泵的效率按其升压方法分倍压和分数倍压二种,倍压电荷泵的效率约90%,分数倍压电荷泵的效率约93%~95%。而电感式升压器的效率约83%~85%。电容式电荷泵按其输出分为恒压输出、恒流输出,按其对LED驱动的方法分为并联恒压驱动、单个恒流驱动和串联恒流驱动。电感式升压器都是恒流输出,输出电压较高,且对LED串联驱动。