便攜式應(yīng)用設(shè)備電源設(shè)計(jì)的新趨勢(shì)(一)

美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體 資深產(chǎn)品工程師Jerry Han

如今，隨著集成功能的不斷增加，移動(dòng)電話(huà)還可作為便攜式媒體播放器(PMP)、數(shù)碼相機(jī)、掌上電腦(PDA)、甚至全球定位系統(tǒng)（GPS）使用。如何獲得更加逼真的顯示、突破熱瓶頸、高效智能地管理電源是系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)。

美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體(National Semiconductor)為便攜式應(yīng)用設(shè)備提供了多種電源管理解決方案：(1)智能WLED背光驅(qū)動(dòng)器；(2)適用于射頻功率放大器(RF PA)的雙模式SuPA；(3)高級(jí)電源管理裝置PMU。

1 智能WLED背光驅(qū)動(dòng)器

在過(guò)去數(shù)年里，液晶顯示屏（LCD）已極大地改進(jìn)了其尺寸和分辨率。為使影片和圖像更逼真、更具吸引力，背光逐漸成為優(yōu)化改進(jìn)的重點(diǎn)。隨著高速3G數(shù)據(jù)流服務(wù)的發(fā)展，LCD的尺寸變得越來(lái)越大，為滿(mǎn)足不斷增加的多媒體內(nèi)容的需求，LCD的用電量也與日俱增。如何延長(zhǎng)系統(tǒng)待機(jī)時(shí)間與視頻播放時(shí)間是系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員當(dāng)前關(guān)注的問(wèn)題。

傳統(tǒng)小面板LCD顯示屏的背光通過(guò)一對(duì)白色發(fā)光二極管（LED）來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于小面板LCD，白色LED并聯(lián)使用，并由一個(gè)充電泵供電。主要原因在于充電泵的成本較低，且每個(gè)LED的亮度均勻性要求并不十分嚴(yán)格。而大面板LCD使用6個(gè)或以上的LED，其均勻性和效率要求非常嚴(yán)格。在這種情況下，充電泵無(wú)法滿(mǎn)足其要求，而升壓轉(zhuǎn)換器在這方面優(yōu)勢(shì)明顯。美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體新推出的LM3530不僅可向多達(dá)11個(gè)串聯(lián)白色LED供電，還可控制電流。圖1為L(zhǎng)M3530的典型應(yīng)用電路。

LM3530具有1 A限電流的特征以及從2.7 V～5.5 V的輸入電壓范圍，使設(shè)備可作為一種多用途的背光電源，非常適合用于單一鋰電池的電壓范圍。通過(guò)I2C可兼容接口在5 mA～30 mA范圍內(nèi)調(diào)節(jié)最大LED電流。與傳統(tǒng)的WLED驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不同，LM3530擁有真正的關(guān)機(jī)功能以提高效率。此外，它還具有高達(dá)43 V的過(guò)電壓保護(hù)功能。LM3530最強(qiáng)大的功能在于其具有支持環(huán)境光感應(yīng)（ALS）和動(dòng)態(tài)背光控制（DBC）的能力。

ALS：環(huán)境光感應(yīng)，常用來(lái)測(cè)量外部光。在較亮的環(huán)境中，背光需要更大的電流來(lái)照亮顯示屏，在較暗的環(huán)境下，背光可調(diào)低。而在傳統(tǒng)的ALS中，處理器需要不斷輪詢(xún)環(huán)境光傳感器的輸出狀態(tài)，以確定是否要增強(qiáng)或減弱亮度。

DBC：動(dòng)態(tài)背光控制。在本系統(tǒng)中，顯示驅(qū)動(dòng)器分析內(nèi)容，并輸出背光驅(qū)動(dòng)器所要求的設(shè)置。這就是所謂的內(nèi)容調(diào)整背光控制（CABC）。在環(huán)境照明的基礎(chǔ)上調(diào)整亮度，從而可獲得更佳的對(duì)比度和暗電平。

LM3530將這2個(gè)信號(hào)進(jìn)行結(jié)合，并針對(duì)不同情況智能化地確定正確的背光設(shè)置。整個(gè)過(guò)程無(wú)需處理器參與。用戶(hù)可編程ALS的性能，從而根據(jù)不同的應(yīng)用進(jìn)行定制?？紤]到可通過(guò)邏輯電平脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)LED電流，因此可使用I2C接口啟用PWM亮度控制。集成ALS和CABC支持能力可節(jié)省高達(dá)50%的電能。

從典型應(yīng)用電路上可以看到，LM3530集成有將模擬輸出環(huán)境光傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換成用戶(hù)指定亮度級(jí)的雙輸入環(huán)境光感應(yīng)接口（ALS1和ALS2）。環(huán)境光感應(yīng)電路具有4個(gè)可編程邊界，定義了5個(gè)環(huán)境亮度區(qū)域。每個(gè)環(huán)境亮度區(qū)域?qū)?yīng)1個(gè)可變編程亮度閾值?？删幊痰腁LS接口用來(lái)接收來(lái)自ALS1或ALS2的最低電壓和最高電壓，或選擇接收來(lái)自ALS1或ALS2的環(huán)境光信息。在區(qū)域改變之后，LM3530將發(fā)出中斷信號(hào)，處理器可調(diào)節(jié)鍵盤(pán)發(fā)光二極管或進(jìn)行其他操作；ALS輸入端還可以使用近程傳感器，當(dāng)有電話(huà)呼入且用戶(hù)接聽(tīng)電話(huà)時(shí)，手機(jī)可讓LM3530選擇接收近程傳感器輸出。LM3530將鎖定顯示屏并相應(yīng)地減弱背光，以節(jié)省電能并防止誤觸發(fā)觸控面板。除ALS和DBC以外，12位調(diào)光器能夠輕松地平順調(diào)光的工作。與此同時(shí)，在任何給定的最大LED電流設(shè)置條件下，可采用127指數(shù)或線(xiàn)性調(diào)光級(jí)別進(jìn)一步調(diào)節(jié)LED亮度。