网络同步时钟LED恒流驱动之电荷泵驱动器
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发布:2009-2-5
所有专为驱动LED同步时钟而设计的IC都提供恒定电流,其中绝大多数是基于电感和电荷泵的解决方案,这两种解决方案各有优缺点。我们不讨论两种同步时钟驱动方案的优劣,只是从原理上分析它的来龙去脉。
同步时钟之恒流电荷泵驱动器
电荷泵,也称为无电感式 DC/DC 转换器,它是利用电容作为储能元件的特殊类型的开关DC/DC变换器。电荷泵解决方案利用分离电容器将电源从输入端传送至输出端,整个过程不需使用任何电感,所以是受欢迎的解决方案。电荷泵电源的体积很小,设计也很简单,
选择组件时通常只需根据组件规格从中挑选适当的电容器。电容式电荷泵通过开关阵列和振荡器、逻辑电路、比较控制器实现电压提升,采用电容器来储存能量。电荷泵是无需电感的,但需要外部电容器。由于工作于较高的频率,因此可使用小型陶瓷电容器(1mF),占用空间小,使用成本低。电荷泵仅用外部电容器即可提供±2倍的输出电压,其损耗主要来自电容器的ESR(等效串联电阻)和内部开关晶体管的RDS(ON)。电荷泵转换器不使用电感,因此其辐射EMI可以忽略。输入端噪声可用一只小型电容器滤除。它的输出电压是在工厂生产时精密预置的,调整能力是通过后端片上线性调整器实现的,因此电荷泵在设计时可按需要增加电荷泵的开关级数,以便为后端调整器提供足够的活动空间。同步时钟选用电荷泵时必然会考虑以下几个要素:
① 转换效率要高。无调整电容式电荷泵的转换效率为90%,可调整电容式电荷泵为85%,开关式调整器为83%。
② 静态电流要小,可以更省电;输入电压要低,尽可能利用电池的潜能;噪声要小,对整体电路无干扰;功能集成度要高,提高单位面积的使用效率。
③ 具有足够的输出调整能力,电荷泵不会因工作在满负荷状态而发烫。
④ 安装成本低,包括周边电路占PCB面积小,走线少而简单。
⑤ 具有关闭控制端,可在长时间待机状态下关闭电荷泵,使供电电流消耗近乎为零。
电荷泵解决方案的主要缺点是:只能提供有限的输出电压范围,绝大多数电荷泵的转换比率最多只能达到输入电压的2倍,这表示输出电压不可能高于输入电压的2倍,因此,若想利用电荷泵驱动一个以上的白光LED时钟,就必须采用并联驱动的方式。利用只能对输出电压进行稳压的电荷泵驱动多个白光LED时,必须使用镇流电阻来防止电流分配不平均,但这些电阻会缩短电池的使用时间。
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