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利用LED驅動器延長便攜設備的電池壽命(圖文)

時間:2019-02-18 08:55:38來源:網絡 作者:admin 點擊:
便攜式產品制造商一直在尋找降低電力需求的方法,以最大限度地延長電池壽命。隨著物聯網的發展,以及諸如移動電話等智能設備的普遍使用,用于網絡控制和監控目的,對提高電

便攜式產品制造商一直在尋找降低電力需求的方法,以最大限度地延長電池壽命。隨著物聯網的發展,以及諸如移動電話等智能設備的普遍使用,用于網絡控制和監控目的,對提高電源效率的需求變得更加迫切。便攜式設備上的LED背光可以占有效系統總功率的很大一部分。單獨的LED背光驅動器可以使用高達40%,使其成為節能工作的主要目標。

采用各種技術來最小化背光功耗。選擇針對低功耗和高效率進行優化的LED驅動器IC是一個明確的起點。諸如環境光傳感器和動態背光控制以及調光等技術可以為節省電池電量做出重要貢獻。

利用LED驅動器延長便攜設備的電池壽命

圖1:動態背光控制使用調光以節省電池電量,例如在黑暗中使用智能手機時。

本文將考慮通過高級設計和明智選擇LED驅動器可以做出的貢獻。仔細研究的因素包括拓撲結構,支持額外節能技術所需的特性,以及它們對效率和電路尺寸的影響。

將參考Richtek RT9285升壓轉換器,適用于單個電池的操作鋰離子電池和德州儀器TI)的LM3530電流模式升壓轉換器可驅動單串最多11個LED,LM3532和LM3697驅動三個LED串。

超低功耗和可穿戴設備,帶有電荷泵的低壓差(LDO)穩壓器,如Richtek的RT9361,是一種選擇,或降壓 - 升壓穩壓器,包括Intersil的RT6150A/B或ISL9111。

Boost是最佳

恒流升壓轉換器通常被認為是為電池供電應用中用于顯示器背光的LED供電的最佳節能設備。有許多此類器件的供應商,其中一些已經制作了一些有用的應用指南,以幫助設計人員最大限度地降低功耗并提高效率。

恒流轉換器很重要,因為LED需要用特定電流驅動保持特定的光輸出。升壓轉換器用于將輸入電壓升壓至更高的輸出電壓。德州儀器(TI)在其許多器件數據表中提供設計,并在文章中提供:降低背光功耗的整體方法 1 。

通常,文章指出,電感式升壓拓撲用于驅動串聯運行的LED,而開關電容器方法是并聯LED架構的選擇。開關電容器裝置往往限于固定數量的電壓增益,并且存在過度升壓的風險,但它們具有最小化所需外部元件數量的優點。相反,電感式升壓轉換器可以產生支持LED串所需的精確升壓增益。

另一位電源管理專家Richtek在題為“電源管理簡介 2 ,電感式升壓轉換器通過內部Mosfet開關對電感充電,并在Mosfet開關關閉時通過整流器將電感放電至負載。從電感器充電到放電的過渡將使電感器兩端的電壓反向,從而使電壓升高到高于VIN。 Mosfet開關的額定電流和升壓比將決定最大負載電流,Mosfet額定電壓將決定最大輸出電壓能力。在一些升壓轉換器中,整流器集成為Mosfet以提供同步整流。

TI建議通過最小化Nmos電源開關的導通電阻和串聯電阻來優化電感式升壓轉換器。電感器。然而,與具有相同電感值的較大電感器相比,較小電感器通常具有較高電阻。增加升壓開關頻率可以允許使用較低值的電感器,但也會增加開關損耗。

TI建議,選擇具有低正向導通電壓(VF)的肖特基二極管將提高升壓效率;雖然設計人員被警告說低VF肖特基二極管通常比具有更高電壓的二極管更大。此外,與串聯背光驅動器相關的高占空比(》 80%)將最大限度地降低低VF二極管的影響,因為器件僅在一小部分開關周期內導通。

在串聯轉換器中,需要一個電流吸收器來控制通過每個LED串的電流。為了進一步提高效率,TI建議,電流源調節電壓應設置為略高于電流源的凈空(或壓差)電壓的電平。這可以防止由于輸入電壓的下降和/或輸出電容的充電/放電周期引起的輸出電壓紋波引起的LED串中的電流變化。

動態背光

對于耗電量大的便攜式設備,例如智能手機,制造商越來越多地采用環境光傳感器:環境越暗,顯示器所需的光輸出越少。通過這種方式可以顯著減少從電池汲取的電力。 TI指出,設計人員可以設置五個亮度等級的用例,對應于陽光,戶外陰天,室內明亮,昏暗的房間和夜晚。亮度水平可以設置為100%至50%,相當于LED驅動電流從25 mA降至12.5 mA。

另一種選擇是建立用戶可調節的顯示亮度選項,鼓勵用戶確定他或她在顯示亮度和電池壽命之間的妥協。然而,最近,設計師開發了動態或內容調整的背光控制功能。在這種情況下,亮度級別取決于所顯示信息的類型。例如,在觀看視頻內容時,動態背光控制器可以自動調節亮度等級以節省電力。不可避免地會對圖像質量產生影響,但設計人員可以確定降低功耗和保持圖像質量之間的最佳點。

在所有這些情況下,LED驅動器應提供靈活的調光支持,需要控制輸出電流,從而控制LED光輸出。提供不同的調光技術,包括模擬和PWM調光

功能和權衡

雖然有大量基于升壓的LED驅動器可供選擇,但選擇取決于應用的性質。 Richtek總結了選擇LED驅動器的關鍵參數:輸入電壓,LED串電壓和LED串電流,單/多串LED和調光要求。 TI強調了在性能折衷方面需要關注的關鍵規格,即:開關頻率和電感值/尺寸。容源電子網為你提供技術支持,本站網址:www.3472256.live

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