便携式设备显示器面临的挑战和应对技术

技术分类: 电源技术  消费电子设计  | 2007-02-01
Nicholas Cravotta,EDN特约技术编辑

  表面考虑事项

  为了选择显示器而对各项折衷做评估可能会很难。下面讨论LED的背光实现。在决定使用 LED 而不是 CCFT 之后,开发者可以选择并联或串联配置 LED,这是因为一个驱动器能驱动几个 LED。如果并联驱动它们,点亮四个 LED 需要的电流就是串联驱动它们的四倍。在并联配置中运行它们还需要四根导线,这会多占用电源扁缆的资源。并联配置的另一个缺点就是 LED 的亮度与经过它的电流相关。因此,为了实现一致的背光照明源,通过每个 LED 的电流与通过其它 LED 的电流应相匹配,匹配程度必须在几个百分点以内。

  作为替代方案,串联运行LED只需要一根导线,并提供单一电流经过所有LED,以便达到更好的亮度匹配,但在这种情况下必须升压。串联四个工作在4V的白色LED可能需要高达18V的电压,这就需要感应升高系统电压。从而,电感器提高了成本,占用板空间增大,并增加了EMI辐射量。EMI降低了无线电子系统的灵敏度,因此必须在手机等应用中采用更贵的电感器或其它措施。

  由于并联实现能把电压保持在 6V 以下,因此它可以使用开关电容器把系统电压从1.8或3V提升至4V,以便驱动白色

LED。使用开关电容器很合算并且不产生EMI,但它们的典型效率仅为 75%。为了提高效率,开发商可使用同步升压转换器,它们用 PFET 代替异步转换器的内部肖特基二极管。为了达到更高效率,开发者可采用多模式开关电容器,这种电容器能把电压升高到原来的 2 倍、1.5 倍或 1 倍(即不升压)。由于电池电压在正常放电期间会下降,因此这种方法促成了更高效的升压。例如,可以把充满电的 4.2V 锂离子电池升高到原来的一倍来提供必需的 4V。当电池降至低于 4V 时,开关电容器能转到 1.5 倍升压以便从 3.6V 提供 5V。随后当电池降至 2.8V 时,开关电容器升压两倍来提供 5.6V。如果开关电容器只提供双模式工作,即 1 倍和 2 倍升压,那么一旦电池降至低于 4V,LED 就会升压到两倍,导致更低的效率和更大的损耗。

  对于是否串联或是并联驱动 LED,没有简单答案。对背光照明功率效率的优化就象一个必须解开的复杂方程,各个变量代表成本、效率、尺寸、复杂性。为了达到最高效率,需要在所有开发层次对显示器折衷做评估——从基础的硅芯片到对电源电路的支持,从接口线路到实际使用,这些都取决于应用。不能把各个层次彼此孤立。

  因此,对显示器的选择是在设计阶段早期展开的,通常是在选择主要处理器和操作系统的同时,对显示器的选择的确是一个系统级决策,它对其它设计决策具有重要影响。幸运的是,开发者有多种选择项可供利用,使得他们的实现成果能让他们通过更高的分辨率来改善用户体验,并且不会不利地增加电池尺寸、系统成本或设备形状系数。

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