利用LED驱动器延长便携设备的电池寿命(图文)

便携式产品制造商一直在寻找降低电力需求的方法，以最大限度地延长电池寿命。随着物联网的发展，以及诸如移动电话等智能设备的普遍使用，用于网络控制和监控目的，对提高电源效率的需求变得更加迫切。便携式设备上的LED背光可以占有效系统总功率的很大一部分。单独的LED背光驱动器可以使用高达40％，使其成为节能工作的主要目标。

采用各种技术来最小化背光功耗。选择针对低功耗和高效率进行优化的LED驱动器IC是一个明确的起点。诸如环境光传感器和动态背光控制以及调光等技术可以为节省电池电量做出重要贡献。

利用LED驱动器延长便携设备的电池寿命

图1：动态背光控制使用调光以节省电池电量，例如在黑暗中使用智能手机时。

本文将考虑通过高级设计和明智选择LED驱动器可以做出的贡献。仔细研究的因素包括拓扑结构，支持额外节能技术所需的特性，以及它们对效率和电路尺寸的影响。

将参考Richtek RT9285升压转换器，适用于单个电池的操作锂离子电池和德州仪器（TI）的LM3530电流模式升压转换器可驱动单串最多11个LED，LM3532和LM3697驱动三个LED串。

超低功耗和可穿戴设备，带有电荷泵的低压差（LDO）稳压器，如Richtek的RT9361，是一种选择，或降压 - 升压稳压器，包括Intersil的RT6150A/B或ISL9111。

Boost是最佳

恒流升压转换器通常被认为是为电池供电应用中用于显示器背光的LED供电的最佳节能设备。有许多此类器件的供应商，其中一些已经制作了一些有用的应用指南，以帮助设计人员最大限度地降低功耗并提高效率。

恒流转换器很重要，因为LED需要用特定电流驱动保持特定的光输出。升压转换器用于将输入电压升压至更高的输出电压。德州仪器（TI）在其许多器件数据表中提供设计，并在文章中提供：降低背光功耗的整体方法 1 。

通常，文章指出，电感式升压拓扑用于驱动串联运行的LED，而开关电容器方法是并联LED架构的选择。开关电容器装置往往限于固定数量的电压增益，并且存在过度升压的风险，但它们具有最小化所需外部元件数量的优点。相反，电感式升压转换器可以产生支持LED串所需的精确升压增益。

另一位电源管理专家Richtek在题为“电源管理简介 2 ，电感式升压转换器通过内部Mosfet开关对电感充电，并在Mosfet开关关闭时通过整流器将电感放电至负载。从电感器充电到放电的过渡将使电感器两端的电压反向，从而使电压升高到高于VIN。 Mosfet开关的额定电流和升压比将决定最大负载电流，Mosfet额定电压将决定最大输出电压能力。在一些升压转换器中，整流器集成为Mosfet以提供同步整流。

TI建议通过最小化Nmos电源开关的导通电阻和串联电阻来优化电感式升压转换器。电感器。然而，与具有相同电感值的较大电感器相比，较小电感器通常具有较高电阻。增加升压开关频率可以允许使用较低值的电感器，但也会增加开关损耗。

TI建议，选择具有低正向导通电压（VF）的肖特基二极管将提高升压效率;虽然设计人员被警告说低VF肖特基二极管通常比具有更高电压的二极管更大。此外，与串联背光驱动器相关的高占空比（》 80％）将最大限度地降低低VF二极管的影响，因为器件仅在一小部分开关周期内导通。

在串联转换器中，需要一个电流吸收器来控制通过每个LED串的电流。为了进一步提高效率，TI建议，电流源调节电压应设置为略高于电流源的净空（或压差）电压的电平。这可以防止由于输入电压的下降和/或输出电容的充电/放电周期引起的输出电压纹波引起的LED串中的电流变化。

动态背光

对于耗电量大的便携式设备，例如智能手机，制造商越来越多地采用环境光传感器：环境越暗，显示器所需的光输出越少。通过这种方式可以显着减少从电池汲取的电力。 TI指出，设计人员可以设置五个亮度等级的用例，对应于阳光，户外阴天，室内明亮，昏暗的房间和夜晚。亮度水平可以设置为100％至50％，相当于LED驱动电流从25 mA降至12.5 mA。

另一种选择是建立用户可调节的显示亮度选项，鼓励用户确定他或她在显示亮度和电池寿命之间的妥协。然而，最近，设计师开发了动态或内容调整的背光控制功能。在这种情况下，亮度级别取决于所显示信息的类型。例如，在观看视频内容时，动态背光控制器可以自动调节亮度等级以节省电力。不可避免地会对图像质量产生影响，但设计人员可以确定降低功耗和保持图像质量之间的最佳点。

在所有这些情况下，LED驱动器应提供灵活的调光支持，需要控制输出电流，从而控制LED光输出。提供不同的调光技术，包括模拟和PWM调光

功能和权衡

虽然有大量基于升压的LED驱动器可供选择，但选择取决于应用的性质。 Richtek总结了选择LED驱动器的关键参数：输入电压，LED串电压和LED串电流，单/多串LED和调光要求。 TI强调了在性能折衷方面需要关注的关键规格，即：开关频率和电感值/尺寸。容－源－电－子－网－为你提供技术支持

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