中心議題：

• LCD背光驅動方案的比較
• 電荷泵驅動器的優缺點

解決方案：

• 手機電池與電壓決定了方案的選擇
• 電荷泵可工作在三種不同模式

LCD背光驅動方案有直接連接電池、電荷泵驅動器電路和DC/DC升壓開關調節器三種，然而三種方案在效率、成本、PCBzhanweimianjidengfangmiangezicunzaibutongdequedian。benwenjieshaodekebianmoshifenshudianhebengjiehelezhexiefangandeyoudian，shiyongkaiguantiaojieqidedianliupipeigainian

，juyouzuixiaoqijianshulianghedizaoshengxingnengyijigaoxiaolv，zailidianchishoumingzhouqizhongdepingjunxiaolvdadao86%。

手機新增特性的一個缺點是顯示背光需要消耗更高的電流。為獲得最佳的顯示效果，彩色LCD需要白光作為背光源，典型的白光LED實質上要比用在第一代手機中的綠光LED消耗更多電流。隨著視頻功能更多地集成到手機裏
，改善LCD背光的功耗對提高整個電池壽命來說很有必要。

對在這些設計中使用的白光LCD供電
，有三種廣泛應用的電路方案，但這些方案在顯示質量、成本、電路板占用麵積和功耗等方麵都存在這樣或那樣的缺點。

影響手機背光設計的兩個參數是電池工作電壓和LED正向電壓。一般手機目前使用工作電壓在3.2V到4.2V之間的單塊鋰電池。另一方麵，為在白天獲得足夠背光


，白光LED在正向電壓大約為3.3V時，一般每個需要20mA電流。

在選擇背光方案時
，這兩個因素決定了在電流消耗、產品質量和成本之間需要做出的設計折衷。可用來給白光LED背光供電的三種普通電路是：直接連接電池、電荷泵驅動器電路和DC/DC升壓開關調節器。

                         
圖1：四種背光驅動器方案的比較表明，可變模式電荷泵在鋰電池放電曲線的85%時間窗口時效率最高，這使其在電池壽命周期中的平均效率達到86%。

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將LED直(zhi)接(jie)並(bing)行(xing)連(lian)接(jie)到(dao)電(dian)池(chi)的(de)效(xiao)率(lv)很(hen)高(gao)，因(yin)為(wei)沒(mei)有(you)驅(qu)動(dong)器(qi)電(dian)路(lu)消(xiao)耗(hao)電(dian)流(liu)。然(ran)而(er)
，因(yin)為(wei)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)波(bo)動(dong)很(hen)大(da)，所(suo)以(yi)很(hen)少(shao)采(cai)用(yong)這(zhe)種(zhong)方(fang)案(an)。另(ling)一(yi)種(zhong)通(tong)常(chang)用(yong)來(lai)驅(qu)動(dong)並(bing)聯(lian)白(bai)光(guang)LED的(de)設(she)計(ji)是(shi)固(gu)定(ding)模(mo)式(shi)的(de)電(dian)荷(he)泵(beng)升(sheng)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)器(qi)

，該(gai)方(fang)案(an)的(de)基(ji)本(ben)原(yuan)理(li)是(shi)利(li)用(yong)開(kai)關(guan)電(dian)容(rong)器(qi)係(xi)統(tong)對(dui)泵(beng)電(dian)容(rong)器(qi)進(jin)行(xing)充(chong)放(fang)電(dian)，從(cong)而(er)產(chan)生(sheng)一(yi)個(ge)比(bi)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)高(gao)的(de)電(dian)壓(ya)。

在這些器件中，線性調節器和分數電荷泵用來產生一個比輸入電壓高的固定輸出電壓。通常用這個轉換器產生一個電壓值在4V至5V之間的固定輸出電壓，因為它可使用相對較低的固定開關頻率，所以開關噪聲很小並且可預測。

為wei了le升sheng高gao電dian壓ya，電dian荷he泵beng相xiang比bi直zhi接jie連lian接jie電dian池chi方fang法fa需xu要yao更geng高gao的de電dian源yuan輸shu出chu電dian流liu，器qi件jian的de效xiao率lv則ze受shou電dian壓ya升sheng壓ya因yin數shu和he器qi件jian靜jing電dian流liu的de製zhi約yue。然ran而er
，電dian荷he泵beng方fang案an的de顯xian示shi背bei光guang質zhi量liang優you於yu直zhi接jie連lian接jie的de方fang案an
，因yin為wei它ta在zai整zheng個ge輸shu入ru電dian池chi電dian壓ya範fan圍wei內nei保bao持chi恒heng定ding的de輸shu出chu電dian壓ya。

也可采用基於電感器的升壓轉換器驅動串聯而不是並聯的白光LED
，它是通過產生足夠高的電壓以得到期望輸出電流來實現這點的。采用這種方法，LED的亮度可以很好地匹配，因為無論LED的正向電壓是多少，LED都能獲得相同的電流。升壓轉換器的效率可能高於固定模式電荷泵，這取決於所需的負載電流和輸出電壓。

盡管它們的效率非常高，但基於電感器的升壓轉換器也有它們的缺點：youyukaiguanpinlvsuishuchudianyabianhua，suoyitongchangxuyaozengjiapingbiyibimianjishengzaoshengouhedaodianhuajieshouqizhong。xiangbitaocidianrongqi，dianganqigengdaqiegenggui，yincishengyazhuanhuanqidedianlubanmianjihechengbenyaoqiuyibanyebidianhebengxitonggao。

可ke變bian模mo式shi分fen數shu電dian荷he泵beng在zai單dan個ge設she計ji中zhong結jie合he了le前qian麵mian這zhe些xie係xi統tong的de優you點dian
，它ta使shi用yong開kai關guan調tiao節jie器qi的de電dian流liu匹pi配pei概gai念nian，具ju有you標biao準zhun電dian荷he泵beng的de最zui小xiao器qi件jian數shu量liang和he低di噪zao聲sheng性xing能neng以yi及ji直zhi接jie連lian接jie電dian池chi方fang法fa的de高gao效xiao率lv，以yi便bian為wei手shou機ji背bei光guang提ti供gong最zui佳jia平ping均jun效xiao率lv。

這些器件調節電流來保持LED之間亮度的一致性

，而不是調節電壓。同時
，調節保持期望電流所需的輸出電壓。LED以並聯方式連接在一起
，這樣輸出電壓就不必像升壓轉換器係統中要求的那麼高的電壓。

IC的電荷泵部分一般工作在以下三種模式中的一種：1×模式(電荷泵無效)
、1.5×模式(VOUT=1.5×VIN)以及2×模式(VOUT=2×VIN)。當電池電壓高於LED的正向電壓和陰極控製電壓時，器件工作在1×模式，其作用就像線性調節器(IOUT近似等於IIN)。隨著電話的使用電池逐漸消耗，電荷泵切換到1.5×模式，然後再到2×模式。

這些電荷泵與鋰電池一起使用最為理想
，因為在鋰電池的典型電壓範圍內，它們的效率最高。因此，電池電壓將在85%的整個電池放電時間裏保持在4V到3.5V之間。

通過在整個放電時間內長時間地保持工作在1×模式，這種特性能使分數電荷泵在電池放電周期中獲得較高的平均效率。對於正向電壓等於3.3V的白光LED來說，這種電荷泵可以在電池壽命周期的大部分時間裏工作在1×模式。

在每個係統中都使用了四個正向電壓為3.3V、電流為20mA的白光LED。可變模式電荷泵隻工作在1×模式和1.5×模式
，因為其輸入電壓不會降低到迫使電荷泵進入2×模式的電壓值。

kebianmoshifenshudianhebengkexiaochuzhijielianjiedianchidefangfazhonghuidaozhishanshuodedianyabodong，tigongyouyugudingmoshidianhebengdemingxiandexiaolvyoushi，qipingjunxiaolvzeyushengyazhuanhuanqixiangdang。ertazuodaozhexiebingbuxuyaocaiyongdianganqihuozheteshupingbi，yibanzhixujigewaibudianrongjiunengshixian，jinerxuejianlexitongchengben。