LED低壓驅(qū)動電源—DC/DC 升壓變換器（下）
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?。?） 如在第一相，令開關(guān)S1、S2、S3閉合，其余開關(guān)斷開，輸入電壓對串聯(lián)的電容C1、C2充電，設(shè)C1=C2,則它們各自充電到輸入電壓的一半，即VC1= VC2= VIN/2;在第二相，如S4、S5、S6、S8閉合，其余開關(guān)斷開，則輸入電壓與并聯(lián)的C1、C2相串聯(lián)，對輸出電容CO充電，輸出電壓VO= VIN+ VIN/2 = 3VIN/2,為輸入電壓的1. 5 倍，即倍增因子為1. 5;
（2） 如在第一相，開關(guān)S5、S2、S3閉合，其余開關(guān)斷開，則輸入電壓對C2充電，VC2= VIN;在第二相，如S6、S8閉合，其余開關(guān)斷開，則輸入電壓與C2電壓相串聯(lián)，對輸出電容CO充電，輸出電壓VO= VIN+ VIN=2VIN,為輸入電壓的2 倍，倍增因子為2;
（3） 如只讓開關(guān)S7閉合，則輸出電壓等于輸入電壓，倍增因子為1;
（4） 類似地，如果電路能夠按三相操作，通過開關(guān)的轉(zhuǎn)換，令在第一相：VIN= VC1+ VC2;在第二相：VO= VIN+ VC1;在第三相：VO= VIN- VC1+ VC2.將第二相關(guān)系式代入第三相關(guān)系式得VC2= 2VC1,代入第一相式得VC1= VIN/3,最后得輸出電壓VO= VIN+ VC1=4VIN/3 = 1. 33VIN,實現(xiàn)輸出電壓為輸入電壓的1. 33倍，即倍增因子為1. 33.
可見，采用較多的受控開關(guān)和電容，通過IC 內(nèi)部邏輯電路的控制，實現(xiàn)多相的操作，可以使電路的輸出電壓有多種倍增因子，如1、1. 33、1. 5 和2,并能根據(jù)輸入電壓的降低情況自動地進(jìn)行切換。
鋰離子電池的額定電壓為3. 6 ~ 3. 7V,充滿電后能達(dá)到4. 2 ~ 4. 3V,深度放電后電壓可能下降到2. 7V.可見，在其使用過程中電壓變化是很大的。
為了給LED 正確供電，驅(qū)動器的輸出電壓應(yīng)當(dāng)始終超過LED 的正向壓降，而又不超過太多。這就要求IC 能夠根據(jù)檢測輸入端鋰離子電池的使用情況及其電壓下降多少，自動改變輸出電壓的倍增因子。在開始電池電壓高時，令倍增因子為1;而在電池消耗一段時間后、電池電壓變低時，驅(qū)動器根據(jù)需要自動改變其工作模式（ 稱為自適應(yīng)切換） ,使輸出電壓依次變?yōu)檩斎腚妷旱?. 33 倍、1. 5 倍和2 倍。這樣，在電池的整個工作過程中，驅(qū)動器既能提供滿足LED 正常工作的足夠高的輸出電壓，又能減少在電荷泵電路和電流調(diào)節(jié)器內(nèi)部所消耗的功率，從而大大提高電池的使用效率。
3. 4 不同運行模式下的效率
電路可以按照不同模式工作（ 兩模式、三模式、四模式） 來提升輸出電壓。在兩模式中，輸出電壓按1 倍、2 倍提升；三模式中，輸出電壓按1 倍、1. 5 倍、2倍提升；四模式中，輸出電壓按1 倍、1. 33 倍、1. 5 倍、2 倍提升。電源的效率會隨輸入電壓的變化而不同，如圖10 所示。圖中橫坐標(biāo)的右端相當(dāng)于開始使用時的電池電壓（ 鋰離子電池充滿電的初始狀態(tài)為4. 4V） ,之后隨著時間的推移，電池電壓逐漸降低，由右向左移動，橫坐標(biāo)的最左邊為2. 2V,相當(dāng)于電池快用完時的最低電壓。在倍增模式轉(zhuǎn)換之初，電壓較高，內(nèi)部消耗較多，故效率較低，而后隨電壓的降低效率逐漸提高。其中以四模式的平均效率為最高，基本上和電感升壓型變換器差不多；兩模式最差，位于其余兩條曲線之下，最低時不足50%。
圖10 不同運行模式下效率隨輸入電壓的變化
由圖可見，開關(guān)電容型變換器的效率起伏很大，與其工作模式有關(guān)。即便在復(fù)雜的四模式中，其平均效率也不及電感升壓型變換器。
3. 5 電荷泵升壓變換器（ 開關(guān)電容變換器） 芯片舉例---MAX1576
開關(guān)電容式升壓變換器由于不用電感，具有尺寸小、成本低廉的優(yōu)點，許多芯片公司都有相應(yīng)的產(chǎn)品面市，如安森美公司、凌特公司、美信公司等。這里，我們以美信公司的MAX1576 為例加以介紹。它是一種驅(qū)動電流達(dá)480mA、按1 倍、1. 5 倍、2 倍三模式升壓的開關(guān)電容型變換器。主要用在有照相功能的手機中驅(qū)動LED背光源和照相閃光燈，也應(yīng)用在PDA、數(shù)字照相機、手提攝像機等便攜電子產(chǎn)品中。
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