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设计高效能的手持设备照明解决方案

发布时间:2008/9/24 0:00:00 访问次数:606

  现今的便携设备不单功能越来越多,而且对功率的需求也越来越大,这对便携电池的电源设计构成很大的挑战。然而,如果对有关应用的能源消耗有更深入的认识,便可设计出更加节能的解决方案,这不单可以延长电池的寿命,而且可以提供更好的用户体验 。

  减少便携设备显示器的用电量

  随着便携设备的显示器尺寸越来越大,分辨率和亮度不断提高,显示器的背光照明成为能源的最大挑战。一台典型的小型显示器模块需要3到10个led才能提供正常的照明。

  为了解决背光显示器的能耗问题,一个高效能驱动led的方法即使用开关电容器。采用这种技术,输入电压便可连接到能够产生稳定输出的多增益开关电容器。在开环运作下,输出电压的大小相当于增益与输入电压的乘积。至于闭环运作则可形成一个固定的输出,而该输出的电压应仅大于led的正向电压和所有的压降。输出电压与正向电压之间的差别便是净空,而它必须受到监管以确保电流流通。在最宽输入电压范围内的最大有效增益中,电容器在增益瞬态时只会消耗最小电能,而且它会根据led的正向电压和负载要求而不断作出调节。双增益升压模式(lm2755为1x、lm2756为3/2x,而lm2757为2x和3/2x)可以在一个宽输入电压范围内产生超高效率,使电池的寿命得以延长。

  现今的消费者倾向追求体积更纤小的便携设备,这使得电路板空间变得更加珍贵。开关电容器拓扑的另一个优点是无需使用电  感器,这不仅有助于缩小方案的尺寸,还可节省材料成本。lm2755、lm2756和lm2757是开关电容器升压技术的一些例子,它们能够驱动多至10个led (每个可驱动高达30ma的二极管电流)。这种较小的解决方案可使驱动器放置在局部而不是中心区域,从而降低了电磁的干扰。

  白光led的可编程性对于控制显示器的照明来说至关重要。例如,当一个用户正在使用移动电话通话时,他们不会与显示器产生任何的互动,因此该显示器应该选择调暗。lm2755和lm2756均包含i2c兼容接口,能够根据手机的工作情况来控制显示器的亮度。

  图1所示为一个32级调光指数的设置,它具备800:1的调光比率,能够进行真正可用肉眼觉察到的线性亮度级控制,其调光模式可以提供一个流畅的显示器开/关过渡。我们的眼睛其实可以看成一个对数式的感光器,因为它是以相同的比率而非相同的增量来对光作出反应。所谓线性的亮度增加其实就是现实中可感受到的调光指数。通过将背光调暗或关闭,设计人员便可获得更大的灵活性,并可延长电池的寿命。

  图2是lm2756的一个典型的应用电路。其中,lm2756驱动八个led,它们被分成三组独立控制,以用作不同的显示用途。以下的算式给出led的电流水平:

  i_{dxa/b/c}(a)=189x(v_{iset}/r_{set})

  配合一个正确选择的电阻器(rset)并把它放置在iset和接地之间,则所需的电流便可通过led连接到dxa和dxb,算式当中的x代表某led的电流阱(current sink),而a、b和c则分别代表某一组的led。

  一旦电流水平被设定,模拟电流调节便可通过i2c兼容接口来内部调节led的光暗。图1中32个指数式的模拟亮度级可被配置供a组的led使用,与此同时,b组和c组的led则可处理8个线性的模拟亮度级。

  配合可独立控制多组led的能力,单一led驱动器便可用来同时控制主显示器、辅显示器或键盘的led和led指示灯。lm2756之所以集成这些功能,是因为并入了八个电流阱并把它们分成三组。其中四个电流阱分到a组,而b组和c组则分别有一个电流阱。通过运用一个寄存器,两个余下的电流阱(d53和d62)可以供给a组或b组使用。这种设置使主显示器能有4、5或6个led可以使用,而余下的led则可用作其他的照明功能。

  外围照明

  个人移动设备除了主显示器以外,还有很多地方需要更出色的照明。因此,用作其他照明用途的辅助led便会消耗更多的电池电量。键盘背光灯是目前手持应用的一项重要功能,它不需要像主显示背光驱动器般要求太多的led电流匹配。lm2757可为键盘后的led照明提供细小的开关电容器、电压源和升压解决方案,而且效率可达90%。led提示灯可通知用户电池的电量不足、电池的充电状态或有短信送达。此外,这些led也可用作其他有趣的照明用途。配合三个独立的rgb led输出,lm27551可通过i2c兼容接口为每一个输出编辑一套光暗模式来促成多区照明。

  为达到提示灯和装饰照明的用途,led通常都需要配合一个光暗模式。图3中的lm2755可允许设计人员编设出一个梯形调光波形来独立控制每一个输出。下列的算式可计算出图4波形的延迟、上升、下降、高和低的时间。
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  现今的便携设备不单功能越来越多,而且对功率的需求也越来越大,这对便携电池的电源设计构成很大的挑战。然而,如果对有关应用的能源消耗有更深入的认识,便可设计出更加节能的解决方案,这不单可以延长电池的寿命,而且可以提供更好的用户体验 。

  减少便携设备显示器的用电量

  随着便携设备的显示器尺寸越来越大,分辨率和亮度不断提高,显示器的背光照明成为能源的最大挑战。一台典型的小型显示器模块需要3到10个led才能提供正常的照明。

  为了解决背光显示器的能耗问题,一个高效能驱动led的方法即使用开关电容器。采用这种技术,输入电压便可连接到能够产生稳定输出的多增益开关电容器。在开环运作下,输出电压的大小相当于增益与输入电压的乘积。至于闭环运作则可形成一个固定的输出,而该输出的电压应仅大于led的正向电压和所有的压降。输出电压与正向电压之间的差别便是净空,而它必须受到监管以确保电流流通。在最宽输入电压范围内的最大有效增益中,电容器在增益瞬态时只会消耗最小电能,而且它会根据led的正向电压和负载要求而不断作出调节。双增益升压模式(lm2755为1x、lm2756为3/2x,而lm2757为2x和3/2x)可以在一个宽输入电压范围内产生超高效率,使电池的寿命得以延长。

  现今的消费者倾向追求体积更纤小的便携设备,这使得电路板空间变得更加珍贵。开关电容器拓扑的另一个优点是无需使用电  感器,这不仅有助于缩小方案的尺寸,还可节省材料成本。lm2755、lm2756和lm2757是开关电容器升压技术的一些例子,它们能够驱动多至10个led (每个可驱动高达30ma的二极管电流)。这种较小的解决方案可使驱动器放置在局部而不是中心区域,从而降低了电磁的干扰。

  白光led的可编程性对于控制显示器的照明来说至关重要。例如,当一个用户正在使用移动电话通话时,他们不会与显示器产生任何的互动,因此该显示器应该选择调暗。lm2755和lm2756均包含i2c兼容接口,能够根据手机的工作情况来控制显示器的亮度。

  图1所示为一个32级调光指数的设置,它具备800:1的调光比率,能够进行真正可用肉眼觉察到的线性亮度级控制,其调光模式可以提供一个流畅的显示器开/关过渡。我们的眼睛其实可以看成一个对数式的感光器,因为它是以相同的比率而非相同的增量来对光作出反应。所谓线性的亮度增加其实就是现实中可感受到的调光指数。通过将背光调暗或关闭,设计人员便可获得更大的灵活性,并可延长电池的寿命。

  图2是lm2756的一个典型的应用电路。其中,lm2756驱动八个led,它们被分成三组独立控制,以用作不同的显示用途。以下的算式给出led的电流水平:

  i_{dxa/b/c}(a)=189x(v_{iset}/r_{set})

  配合一个正确选择的电阻器(rset)并把它放置在iset和接地之间,则所需的电流便可通过led连接到dxa和dxb,算式当中的x代表某led的电流阱(current sink),而a、b和c则分别代表某一组的led。

  一旦电流水平被设定,模拟电流调节便可通过i2c兼容接口来内部调节led的光暗。图1中32个指数式的模拟亮度级可被配置供a组的led使用,与此同时,b组和c组的led则可处理8个线性的模拟亮度级。

  配合可独立控制多组led的能力,单一led驱动器便可用来同时控制主显示器、辅显示器或键盘的led和led指示灯。lm2756之所以集成这些功能,是因为并入了八个电流阱并把它们分成三组。其中四个电流阱分到a组,而b组和c组则分别有一个电流阱。通过运用一个寄存器,两个余下的电流阱(d53和d62)可以供给a组或b组使用。这种设置使主显示器能有4、5或6个led可以使用,而余下的led则可用作其他的照明功能。

  外围照明

  个人移动设备除了主显示器以外,还有很多地方需要更出色的照明。因此,用作其他照明用途的辅助led便会消耗更多的电池电量。键盘背光灯是目前手持应用的一项重要功能,它不需要像主显示背光驱动器般要求太多的led电流匹配。lm2757可为键盘后的led照明提供细小的开关电容器、电压源和升压解决方案,而且效率可达90%。led提示灯可通知用户电池的电量不足、电池的充电状态或有短信送达。此外,这些led也可用作其他有趣的照明用途。配合三个独立的rgb led输出,lm27551可通过i2c兼容接口为每一个输出编辑一套光暗模式来促成多区照明。

  为达到提示灯和装饰照明的用途,led通常都需要配合一个光暗模式。图3中的lm2755可允许设计人员编设出一个梯形调光波形来独立控制每一个输出。下列的算式可计算出图4波形的延迟、上升、下降、高和低的时间。
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