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1、Mm2.?V&VFlshEnaNrCflV封装，输于并联LED事先叙作原理。所示，高输入AAT3110泵输出调节输出电比较器控制路开关。电荷内部开关。在和S3打开，于输入电压和S4打开并电容器CFLY容器CFLY的容器CFLY正个开关连输入节点VIN自己重复，直较器的输入DC-DC升压电路原理与应用目前，在手机应用电路中，通常需要通过升压电路来驱动闪光灯模组的LED或者是显示屏背光的LED,并且通常可以根据不同情况下的需求，调节LED的明暗程度。一般的LED驱动电路可以分成二种，一种是并联驱动，采用电容型的电荷泵倍压原理，所有的LED负载是并联连接的形式；另种是串联驱动，采用电感型DC-DC升
2、压转换原理，所有的LED负载是串联连接的形式。这类应用电路中采用的升压器件有体积小，效率高的优点，而且大多数是采用S0T23-5L或者S0T23-6L的封装，外加少量阻容感器件，占用电路板很小的空间。在此，结合具体器件的使用情况，介绍这两种升压器件的工作原理和应用。电容型的电荷泵倍压原理的介绍以AnalogicTech公司的升压器件AAT3110为例，介绍电容型的电荷泵升压电路的工作原理和应用。器件AAT3110采用SOT23-6L的出电压4.5V,适用于常态输出电流不大100mA，瞬态峰值电流不大于250mA的负载，具体应用电路图，如图1所示。述一下有关两倍升压模式电荷泵的工AAT3110的
3、工作原理框图，如图1、2AAT3110使用一个开关电容电荷泵来升电压，从而得到一个稳定的输出电压。内部通过一个分割电阻网络取样电荷电压和内部参考电压进行比较，并由此压。当分割电阻网络取样电压低于内部的预设点(TripPoint)时，打开双倍电泵以两个不重叠的阶段循环开关四个第一个阶段，开关S1和S4关闭并且S2使快速电容器CFLY充电到一个近似等VIN的电压。在第二个阶段，开关S1且S2和S3关闭。在第一阶段时，快速的负极接地。在第二个阶段时，快速电负极则连接到了VIN。这样使得快速电极的电压就升高到了2*VIN，并且通过接到输出。在每一个循环阶段，电荷从由较低电压转换成较高电压。这个循环到输
4、出节点电压足够大以超越控制比阀值电压。当输出电压超过内部预设点标准时，开关循环停止并且电荷泵回路置于一个空闲状态。在空闲状态时，AAT3110有一个不大于13口A的静态电流。AAT3110还内置一个时钟振荡器当作驱动电荷泵的开关信号，自由运行的电荷泵开关频率在750kHz左右。上述表明AAT3110的整个闭环反馈系统包括了电压感应回路和控制比较器。此外，AAT3110还提供一个外部可调节的平衡电阻，调节相对应的输出电压和输出负载电流。在实际应用中，设计成有两档平衡电阻可供调节，具体电路如图3所示。AAT3110驱动四颗并联的LED,SHDN_B为电源控制脚，控制IC的打开和关闭，STROBE为
5、闪光灯控制脚，控制闪光灯是否闪烁。R603是LED平衡电阻,R602为峰值电流调节电阻;当STROBE为低电平时，NMOSFET关闭，LED通过R603接地发光，此设计为作手电筒功能时的状态，SHDN_B为高电平，控制电荷泵工作，输出4.5V的电压，此时通过LED的电流为14mA*4,那么由公式R_*UT_F_计算，可得知R603的阻值约为22Q。由于LED在导通后微小电压变化会导致电流大幅变化，因此除了平衡外也有限流的作用。当STROBE为高电平时，NMOSFET打开，此时电流通过YRAIQ600NMOSFElSTROBE12-3-CCOL1C3I2ZUiC+YINC608R602ESIU6
6、00AATS110X7.V01TTC6102V601xieoRIC-SHDNBYC_COLR6124K7R602构成回路，每个LED瞬时脉冲电流50mA,进入高亮度的闪光状态，供拍照时使用，这种状态不能长时间保持,大概在200ms左右，应当关闭NMOSFET。电荷泵效率n可以简单的表示成一个线性稳压管，它有一个高效的电压输出可以达到输入电压的两倍。效率7=n在理想的双倍电压下可以典型的表示成输出功率除以输入功率：匕双倍电压电荷泵中，输出电流可以被表示为输入电流的一半。效率=Pour=Wurour=捫心=looPVvol#invinxGout二vinP.UT另外，在一个理想的公式可以被写成：。一
7、个输出4.5V,实际输入2.8V的电荷泵，理论上的效率是80.4%。由于内部开关损耗和IC静止电流损耗，实际的效率，通过试验测量可以达到79.6%。这个数据在一个大范围的输出负载条件下都可以得到认可。但效率会因为负载电流下降到0.05mA以下或者当VIN逼近VOUT的时候而减少。器件外部电容的选择也是一个关键的问题，仔细的选择三个外部电容CIN,COUT和CFLY是非常重要的，因为它们将影响开启时间，输出纹波和暂态表现。当CIN，COUT和CFLY使用较低串联等效阻抗(ESR100mQ)的陶瓷电容时将会获得最适宜的性能。通常，低ESR电容定义为ESR值低于100mQ的电容。如果需要一个特殊的应
8、用，低ESR钽电容可以作为替代，然而不一定会达到最好的纹波输出。由于AAT3110固有的高ESR特性而不推荐使用铝电解电容。一般在一个开始点，当AAT3110使用在最大输出负载条件下,CIN和COUT电容值可以选择10口F,CFLY为lF。在较轻负载应用时，CIN，COUT和CFLY可以使用较低的值。因此，CIN和COUT的范围可以是从轻负载的5F到重负载的10口F。CFLY可以从0.01UF到2.2口F或者更多。如果CFLY增加，COUT将要以相同比率增加来减少纹波输出。一个基本的规则就是，建议CIN，COUT和CFLY之间的比例近似为10:1。降低CIN，COUT和CFLY值的后果就是输出
9、纹波的增加。总而言之，如果外部电容值严重偏离了CIN=COUT=10uF和CFLY=1口F这个级数值，那么AAT3110的输出性能将无法保证。顺带叙述一下电容器的特性。在所有种类的电容器中，强烈推荐陶瓷合成物电容器结合AAT3110使用。陶瓷电容器相对于相同容值的钽电容和铝电解电容有许多优点。陶瓷电容器一般都有非常低的ESR值，低成本，拥有一个小PCB封装并且没有极性。低ESR将最大可能的帮助电荷泵减小暂态响应。因为陶瓷电容器没有极性，所以它们不会导致连接损坏。ESR值是一个选择电容器时的重要指标。陶瓷电容器ESR的典型值一般在几个mQ到数十mQ这个级数，在钽电容或者铝电解电容中ESR的典型值
10、可以达到数百mQ甚至几欧姆。ESR是电容器固有的一个内部阻抗，主要取决于电容器尺寸和面积，电容器的化合材料以及周围温度。陶瓷电容器材料的应用情况：低于0.5F的陶瓷电容器通常材料是NPO和COG。NPO和COG材料通常拥有精确的公差并且受温度影响不大。大电容值通常使用X7R、X5R、Z5U或者Y5V绝缘体材料。大的陶瓷电容器，一般指电容值大于2.2UF，通常可以使用低成本Y5V和Z5U绝缘体，但是大电容器不属于AAT3110应用范围。电容器面积是另外一个导致ESR的问题，相比同样材料的些电容器，大尺寸的电容器将会有低ESR值。相比较小封装的等值电容器来说，这些较大器件可以改善回路暂态响应，但是
11、将给缩小空间带来更大的压力，设计中可以综合考虑，选择合适的一个折衷值。如何减少输出纹波？电荷泵输出纹波的振幅和频率是由许多因素决定的，如电容COUT和CFLY的值，负载电流IOUT和输入电压VIN的级别。就VIN来说，加大VIN可以增加电荷泵从输入到输出端传递电荷的能力。但是，输出纹波的峰峰值也会增加COUT和CFLY的值和类型都对输出纹波有影响。因为输出纹波与电容的R/C充电时间常数相关联，电容值和ESR值都将会对电荷泵输出纹波有作用。这就是为何推荐在电荷泵应用中使用低ESR电容的原因。试验数据表明，输出纹波在VIN=3.0V,V0UT=5.0V,COUT=10uF和CFLY=1uF时不会大
12、于30mVP-P。当AAT3110在IOUTAAT3110-5SHCNUpiLTr-.33pFRfilter严|5Q“如w10pFEN/5E1Cflt1吓使用大容量AAT3110装置可能增加。当同容量的陶瓷的纹波减少，泵增加一个出（如图5）。弱输出纹波。主要取决于电AAT3110GNDiI*亦QnT10jjF路板布局的一开关频率和大设计印刷电路免AAT3110的特别是应该尽电的LDO及在电荷泵升压外部电容必须尽可能靠近电荷泵器件，并且引线尽可能短，电源输入输出的引线还要求尽可能粗。尽可能最大化AAT3110附近的接地面，并且确定所有外部电容都直接连接到接地面上。如果由于布局的限制，不可能满足上
13、述接地要求，则应该保证使用大的或者若干过孔来进行良好的接地连接。电感型DC-DC升压转换原理的介绍以司的升升压电同样采为串联具体应有关电MonolithicPowerSystems（MPS）公压器件MP1518为例，介绍电感式路的工作原理和应用。器件MP1518用S0T23-6L的封装，适用于LED形式,电流在10mA到20mA的负载，用电路图，如图6所示。事先叙述感式升压的工作原理。器件MP1518工作原理框图，如图6、7所示。器件MP1518内部集成控制逻辑电路和反馈电路。控制逻辑电路输出信号S6控制场效应开关管Ml的导通和关断，在Ml导通的时间内，肖特基二极管D1反向截止，电感L1的电流持续增加，在M1关断的时间，L1通过D1给VOUT端的电容C2充电。通过这样的反复开关M1以及反馈控制，驱动电路将稳定在所设置的情况下。同时，在输入电压一定的条件下，驱动LED两端的电压和信号S6的占空比有关。控制逻辑电路其实就是一个RS触发电路，信号S6的占空比变大变小，取决于PWM比较器的输出信号S5。当信号S5为低电平时间较长时，信号S6的占空比变大。反之，当信号S5为高电平时间较长时，信号S6的占空比变小。下面将分析反馈电路如何控制这个占空比。由于背光电流通过外部反馈电阻R1到地，因此在反馈电阻R1上可以检测到一个反馈电压。此电压通过器
