电荷泵升压原理

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。
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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 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：
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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4.5V 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。
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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：
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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ห้องสมุดไป่ตู้阻值可通过下式算得： R1=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%。
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电荷泵升压原理 电荷泵即通常我们看到的charge pump，是DC/DC的一 种，属于电容式DC/DC，它的原理和电感式DC/DC不同，电 感式DC/DC是利用电感来实现升压，而电荷泵则是利用电容 来实现升压，前者的EMI问题比后者严重很多，电荷泵可以 升压，也可以降压，还可以输出反压。手机背光中用到的一 般都是升压，其升压模式有1X、1.5X、2X等。1X模式即输 出电压和输入电压相同，1.5X模式即输出电压是输入电压的 1.5倍，2X模式即输出电压是输入电压的2倍，下面以2X模式 为例说明电荷泵的升压原理。
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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 。
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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。
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内部开关
I VIN + CIN S2 S1
+ CFLY
S4
S3
VOUT COUT
充电
VIN I CIN
S2 S1
+ CFLY
S4
S3
误差放大器
电荷泵基本原理框图 VOUT=2*VIN
取样电阻
VOUT + COUT -
放电
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电荷泵的工作状态可为两部分：充电和放电 1)、充电状态时，开关S1和S4闭合，S2和S3断开，Vin对 Cf充电，Cout对负载供电； 2)、放电状态时，开关S2和S3闭合，S1和S4断开，Vin和 Cf串联后对负载供电，同时给Cout充电。输出电压 Vout=Vin+Vcf 充放电的频率取决于开关的开关频率，开关的开关频率由 其前级的控制电路决定。频率越高，则对Cf和Cout的容值要 求越小。取样电阻取出Vout送入误差放大器和Vref进行比 较，比较后的信号经放大后控制Cf的充电时间及充电电压， 以达到稳定输出电压的目的。
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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。
提高光的利用率 将反射光源均匀扩散,遮盖网点,防止 正面出现散射点 接受光源,引导光的散射方向 支撑导光板和所有膜材，防止变形贴歪 反射自灯管所入射的光，提高光的利用率
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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，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。
手机背光驱动的原理与应用
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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。
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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。