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,背光驱动,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 。

8、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,背光驱动,充电,放电,背光驱动,电荷泵基本原理框图 VOUT=2*VIN,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 。

9、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,背光驱动,背光驱动,1.5X模式原理框图如下,电荷泵的效率： 2X模式时 ，=Vout/2*Vin 1.5X模式时 ，=Vout/1.5*Vin 由上式可知 ， 在输出电压一定的情况下 ， 输入电压越 。

10、小 ，电荷泵的效率越高 ， 2X模式下效率如下： 当VIN=3.1V ， VOUT=5V时 ， 理论效率可以达到83.3%； 当VIN=4.2V,VOUT=5V时 ， 理论效率最高就只有59.5% 。
电荷泵内部开关工作在高速开关状态 ， 所以电荷泵也存在 EMI问题 ， 可以在升压电容处测到其开关波形 ， 但电荷泵的 噪声相对于电感式的DC/DC来说是很小的,背光驱动,如下图 ， 是早期的固定模式并联驱动电路 ， 该电路的缺点 很明显 ， 一是当电池电压较高时 ， 电路的效率太低 ；二是电 流匹配度较差,背光驱动,为了解决固定模式并联驱动电路的缺点 ， 现在的并联驱 动电路一般采用自适应模式升压 ， 并且增加恒流源电路 。
白光LED在工作电流为 。

11、20mA时前向压降一般为 3.03.4V ， 锂电池满电的电压为4.2V ， 额定电压为3.7V ， 所 以当锂电池充满电后 ， 其电压足以直接驱动白光LED工作 ，此时电荷泵电路不工作 ， 电池的电压通过一个开关直接到 Vout然后驱动LED 。
而随着电池的放电 ， 电池电压会逐步降 低 ， 当降低到一定的程度不足以直接驱动LED时 ， 电荷泵电 路开始工作 。
此即所谓集成1X模式和1.5X模式的自适应升压 模式 ， 并且在尽可能的情况下 ， 让电路工作在1X的直通模式 下 。
此种模式的电路成为当今背光驱动的主流模式 。
1X和 1.5X的转换电压一般为3.5V,背光驱动,下图是某背光IC的内部框图 ， 同时带电荷泵和恒流源两部 分电路 ， Vou 。

12、t输出的是正压,背光驱动,下图为RT9364的应用图 ， 该IC内部也包含了电荷泵和恒流 源电路 ， 其电荷泵输出的是负压,背光驱动,自适应模式并联背光解决了固定模式并联背光的效率和电 流匹配度的问题 ， 但增加了额外的电路 。
随着白光LED制造 技术的提高 ， 其在20mA工作时的前向压降有降低的趋势 ， 并 且该电压的一致性有所提高 ， 致使手机背光中白光LED的工 作电压问题成为次要问题 ， 目前 ， 在4灯及其以下的并联背光 方案中 ， 省掉电荷泵部分电路 ， 白光LED直接由锂电池驱动 的恒流源模式背光驱动产品已经出现 ， 此种背光驱动IC内部 只有恒流源部分电路 ， 效率比较高 ， 但此种IC在电池电压较 低时（3.4V以下） ， 理论上 。

13、会出现白光LED变暗的问题 ， 但 实际使用过程中至今还没出现该问题,背光驱动,下图为艾为的AW9364的应用原理图 ， 其外围没有电荷泵的 升压电容 ， 属恒流源型背光驱动IC ， 每颗灯电流为20mA时 ，恒流源的压降为40mV,背光驱动,此处压降为40mV,下图是圣邦微电子的SGM3127的应用原理图 ， 该IC也属于 恒流源型背光驱动 ， 其电路更加精简 ， IC只有6个引脚 ， EN 脚即当使能脚用同时也是IC的电源管脚,背光驱动,恒流源型背光驱动虽然性价比比较高 ， 但在手机行业激烈 的竞争中 ， 其价格还是显得较高 ， 所以在成本要求很高的方 案中 ， 直接用LDO来做背光驱动 ， 目前的LDO输出电流一般 都能达到300mA ， 用 。

来源：(未知)

【学习资料】网址：/a/2021/0129/0021220829.html

标题：电荷|电荷泵升压原理ppt课件( 二 )