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便攜數(shù)碼產(chǎn)品顯示模塊的電源設(shè)計(jì)與應(yīng)用

作者: 時(shí)間:2011-11-26 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  隨著的發(fā)展普及,其設(shè)計(jì)也越來越受到關(guān)注。手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、MP3、PMP和數(shù)碼相框中,都會(huì)用到,通常以LCD和OLED為主,也有CSTN等。在中,WLED背光和偏置屬于微功率電源,其所需的功率通常在幾十毫瓦到幾百毫瓦之間,這類電源的設(shè)計(jì)直接關(guān)系著顯示的效果、模塊的壽命和電池的待機(jī)時(shí)間。

圖1AP3015作為LCD/OLED單路偏置電源的典型應(yīng)用方案


  AP3015/A在便攜式中作為偏置電源或背光驅(qū)動(dòng)電源有著廣泛的應(yīng)用。下面分別介紹了AP3015的性能以及設(shè)計(jì)偏置電源和WLED背光電源的典型應(yīng)用方案,最后著重說明在設(shè)計(jì)這些方案時(shí)的關(guān)鍵參數(shù)。

  AP3015簡介

  AP3015是內(nèi)部集成開關(guān)管的脈沖頻率調(diào)制(PFM)模式的升壓轉(zhuǎn)換器,通過外接升壓電感、肖特基二極管、輸入電容、輸出電容和兩個(gè)分壓電阻即可構(gòu)成完整的升壓電路。

  AP3015的輸入電壓范圍為1.2V~ 12V,而一般升壓轉(zhuǎn)化器最大只能到6V;AP3015本身具有限流功能,當(dāng)電感電流超過約350mA時(shí),會(huì)觸發(fā)限流功能,同時(shí)使輸出電壓降低,起到保護(hù)整個(gè)升壓電路的作用。由于AP3015采用PFM模式,它在輕載時(shí)能保持很高的效率,

這是區(qū)別于大部分脈寬調(diào)制(PWM)模式升壓轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)。

  AP3015A與AP3015屬于同一系列產(chǎn)品,管腳和功能完全相同,AP3015A的輸入范圍較寬:1.0V~ 12V,但其限流點(diǎn)較低,約為100mA。用戶可根據(jù)實(shí)際需求來選擇AP3015或AP3015A。

  AP3015作為微功率電源的典型應(yīng)用方案

  1、 LCD / OLED單路偏置電源

  部分小尺寸的LCD和OLED屏需要單路正電壓作偏置電源,不同廠家的屏需要的電壓大小不同,從9V到25V不等,所需電流較小,通常在10mA左右。圖1是采用AP3015設(shè)計(jì)的單路偏置電源,由單節(jié)鋰電池供電,根據(jù)LCD/OLED屏的需要,調(diào)整R1/R2A/R2B來設(shè)定合適的輸出電壓,為其供電。該電路是典型的升壓轉(zhuǎn)換電路,開關(guān)管集成在AP3015內(nèi)部,AP3015的SW端即為開關(guān)管的發(fā)射極。反饋環(huán)路由R1/R2A/R2B/Cf構(gòu)成,補(bǔ)償控制由AP3015實(shí)現(xiàn)。

  2、 LCD / OLED正負(fù)偏置電源應(yīng)用方案一

圖2AP3015作為LCD/OLED雙路偏置電源的典型應(yīng)用方案一


  另一部分小尺寸的LCD和OLED屏需要雙路正負(fù)電壓作偏置電源,所需電流更小。圖2即是由AP3015設(shè)計(jì)的雙路輸出偏置電源,由單節(jié)鋰電池供電,可據(jù)LCD/OLED屏的需要,調(diào)整R1/R2A/R2B來設(shè)定合適的輸出電壓。該電路的Vo1部分是典型的升壓轉(zhuǎn)換電路。Vo2是由電荷泵電容C3以及兩個(gè)整流二極管 D2/D3實(shí)現(xiàn)。SW端的開關(guān)信號幅值為 20.4V,當(dāng)SW端為高時(shí),D2 導(dǎo)通,D3 截止,C3 充電至 20.4V,此時(shí)負(fù)載電流由輸出電容Cout2提供;當(dāng)SW變低時(shí),C3的上端被拉至 -20.4V,D2截止,D3導(dǎo)通,提供負(fù)載電流并給Cout2充電。

  3、 LCD / OLED正負(fù)偏置電源應(yīng)用方案二

圖3AP3015作為LCD/OLED雙路偏置電源的典型應(yīng)用方案二


  正負(fù)偏置電源的另一個(gè)應(yīng)用方案如圖3所示。該電路的Vo1和Vo2均由電荷泵實(shí)現(xiàn),有較好的交叉調(diào)整率。C4/D1/D4實(shí)現(xiàn)Vo1正電壓輸出,C3/D2/D3實(shí)現(xiàn)Vo2負(fù)電壓輸出,Vo1和Vo2的絕對值相等。Vo1的大小由反饋電阻網(wǎng)絡(luò)R1/R2A/R2B設(shè)定。

  4、 WLED驅(qū)動(dòng)電源

  如果便攜式設(shè)備采用LCD作為彩色顯示屏,必然需要白色背光光源。在小尺寸顯示屏上通常用2顆~4顆白光LED作為背光。WLED一般工作在3.4V/20mA,4顆WLED所需的功率最大約為270mW。圖4即是由AP3015設(shè)計(jì)的WLED驅(qū)動(dòng)電路,由單節(jié)鋰電池供電,根據(jù)LCD的尺寸,可在2~4顆內(nèi)調(diào)整WLED的個(gè)數(shù),同時(shí)可通過調(diào)整R1來調(diào)節(jié)WLED的電流。該電路的優(yōu)點(diǎn)在于每顆WLED的電流相同,能很好的保持亮度的均勻。該電路拓?fù)錇樯龎弘娐?,?fù)載為4個(gè)WLED,并和電阻R1共同構(gòu)成反饋環(huán),因此該電路實(shí)現(xiàn)恒定的輸出電流而非輸出電壓。穩(wěn)壓管Z和電阻R2構(gòu)成過壓保護(hù)電路。

圖4AP3015作為WLEDDriver典型應(yīng)用方案

  AP3015設(shè)計(jì)偏置電源和背光電源

  1、 反饋網(wǎng)絡(luò)中的前饋電容

  在圖1、圖2和圖3中,都用到了Cf。Cf通常可以選10pF。在反饋環(huán)路中Cf間接提高了AP3015內(nèi)部比較器的過驅(qū)動(dòng),能有效地減小輸出電壓過沖和紋波。Cf的引入還可以提高效率約2%~3%。

  2、 正負(fù)偏置電源兩個(gè)方案的對比

  由圖2、圖3可知,對于正負(fù)偏置電源有兩個(gè)不同的方案,圖2所示方案中,Vout+由傳統(tǒng)的升壓電路產(chǎn)生,Vout-由SW節(jié)點(diǎn)的開關(guān)信號通過電荷泵電容C3并經(jīng)D2、D3整流所得。而圖3所示方案中,Vout+和Vout-均由SW節(jié)點(diǎn)的開關(guān)信號通過電荷泵電容整流所得,因此對比兩個(gè)方案可得:圖2與圖3相比的輸出電流能力較大,效 率較高,但是交叉調(diào)整率比較差。

  3、 WLED驅(qū)動(dòng)電路中的OVP設(shè)計(jì)

  在WLED驅(qū)動(dòng)電路中,WLED是升壓電路的反饋環(huán)的一部分,如果WLED由于某種原因短路,則反饋環(huán)被切斷,就會(huì)導(dǎo)致SW節(jié)點(diǎn)電壓無限升高,直至燒毀AP3015。為了實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù),我們必須設(shè)計(jì)OVP電路。最經(jīng)濟(jì)常用的OVP電路是在Vout和FB之間增加一個(gè)穩(wěn)壓二極管,如圖4所示。當(dāng)WLED開路,Vout電壓升高,穩(wěn)壓二極管導(dǎo)通,將FB拉高,進(jìn)而關(guān)斷內(nèi)部開關(guān)管,起到保護(hù)AP3015的作用。由于該電路過壓時(shí)通過關(guān)斷內(nèi)部開關(guān)管實(shí)現(xiàn)OVP,因此保護(hù)措施更為安全有效。比傳統(tǒng)的Vout和GND之間增加穩(wěn)壓二極管更有優(yōu)勢。



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