管家婆四不像图|管家婆四不像必中一肖|管家婆四不像肖已公开

热门关键词: 管家婆四不像图,管家婆四不像必中一肖,管家婆四不像肖已公开
当前位置: 管家婆四不像图 > 5G技术 > 正文

【管家婆四不像必中一肖】美国国家半导体六款

时间:2019-08-07 21:08来源:5G技术
【据《中国半导体行业协会》 2008年11月17日 报道】 美国国家半导体公司(National Semiconductor Corporation)新推出的6款PowerWise?参考设计不但可以精简产品的设计流程,而且还可降低系统的耗电

【据《中国半导体行业协会》 2008年11月17日 报道】 美国国家半导体公司 (National Semiconductor Corporation)新推出的6款PowerWise? 参考设计不但可以精简产品的设计流程,而且还可降低系统的耗电量,减少操作时产生的热能,并延长电池寿命。这几款PowerWise参考设计不仅可以与多款不同的高能源效率芯片相搭配,而且可以根据系统运行情况动态调节能耗,从而降低系统能耗并减少散热。

采用系统级方法为小型LCD中的LED背光供电是值得的。

这几款PowerWise参考设计每套均内含应用电路图、物料清单、线路布局、固件、设计资料文档以及可利用Verilog或VHDL等合成语言撰写的FPGA源代码。适用于便携式电子产品、照明系统、太阳能发电装置、工业系统、医疗设备、通信网络基站设备以及测试和测量仪表等多种不同应用。

发光二极管技术广泛用于为小尺寸液晶显示器中的像素提供照明在电池供电的应用中。由LED发出的白光通过偏振器传输到LCD,在那里可以阻挡或衰减光,并将其发送到RGB滤色器以产生彩色光。

铅/酸太阳能电池充电器

管家婆四不像必中一肖 1

此款设计可以确保太阳能电池可以更高的效率将光线转化为铅酸电池的充电电流,工程师可以利用这款参考设计开发更高效率的太阳能发电装置。此外,该设计也可为温度及阳光强度的变化提供补偿,确保无论在任何情况下的光电转换过程都能充分发挥其效率。该款设计采用两个转换级:第一个转换级利用SEPIC系统提供输出电压,负责监控太阳能电池板的电压,并跟踪在不同温度下太阳能电池板的输入电压;第二个转换级则负责测定第一级的输出电压,并将输入电压提高。

图1:背光LED驱动系统。图1显示了背光LED驱动器的系统级视图,该驱动器由DC/DC转换器和一个或多个调节电流源组成。此外,基于RGB-LED的背光需要基于温度的反馈控制,这相当于比基于白光LED的背光更高的成本。可以使用多少PCB面积?需要什么功能?系统消耗多少电量?回答这些问题可以指导设计人员选择合适的背光LED驱动器。

高效率的便携式音乐播放机

用于LED背光的DC/DC转换器

该款参考设计采用PowerWise电源转换器、电池充电电路、音频驱动器及显示器接口电路,从而使工程师可以为系统加设节能模式,以确保便携式媒体播放机从交流电插座拔开之后,会自动调低显示器的最高亮度,并降低音频驱动器的输出功率。

在具有单节锂离子源的便携式应用中,电压降的总和白色,绿色或蓝色LED和电流源可以低于或高于电池电压。这意味着,虽然红色LED可以直接由单节锂离子电池供电,但白色,蓝色或绿色LED需要电池电压有时会提升。

利用LED取代CCFL萤光管的电源供应器

选择一个时要考虑的第一个方面用于电池供电应用的LED驱动器是IC驱动器与外部组件共占的总面积。

该款参考设计利用多串串联一起的LED取代CCFL萤光管作为背光系统的光源,其优点是功耗更低、寿命更长、体积更小、光线更充足,而且还可根据环境灯光的变化轻易为画面亮度提供补偿。此款设计采用3通道的恒流LED驱动器驱动两串、每串6颗的LED,这款LED驱动器在功能上可视为升压转换器,因为操作时该款驱动器可以利用12V的供电提供21V至27V的输出电压。这款设计的另一特点是可以利用光电二极管确保显示亮度可以随着周围环境光线的变化按比例增减。换言之,无论在任何光线下,用户都可轻松阅读显示器上的内容。

管家婆四不像必中一肖 2

可以随着环境光线灵活作出调整的LED驱动器

图2:典型PCB布局示例:电荷泵,电感升压。

这款参考设计的优点是背光系统可以根据环境灯光变化自动调整画面亮度,确保画面具有较高的明暗对比度,而影像则更加清晰亮丽。美国国家半导体的LED驱动器采用脉冲宽度调制调光控制技术,可以因环境灯光的变化调整显示器背光系统的亮度。这样不但可以延长电池寿命,而且还确保无论在任何光暗情况下,显示画面都同样清晰亮丽。此外,内置的光电二极管电路还可测量环境光线,从而提供能调控LED光暗的控制信号。

两种升压技术被广泛使用:升压DC/DC转换器,也称为感应升压,以及开关电容转换器,也称为电荷泵。电荷泵实现仅需要四个陶瓷电容器和一个低功率电阻器,这通常会导致更小的解决方案尺寸。推荐用于这些应用的电容值为0.47μF至1μF,额定电压为10V(有助于直流偏置损耗)。这些电容器可以在许多电容器制造商的0402或0603外壳尺寸中找到。总溶液尺寸小于21mm 2 是相当普遍的,并且还具有非常薄,小于1mm的优点。根据LED驱动器封装,电容器可以是解决方案中最高的元件与开关电容驱动器相比,基于电感升压的LED驱动器往往具有更大的解决方案尺寸。基于电感升压的LED驱动器的典型解决方案尺寸接近板面积的30mm 2 。电感式驱动器通常需要两个电容,一个在输入端,另一个在输出端,电容值为1μF至2.2μF,可提供0603和0805外壳尺寸。电感升压需要一个可以处理峰值电感电流和输出电压的整流元件。在同步升压中,可以将通过PFET集成到IC中。但是,这种集成通常会导致IC封装的大小超过异步解决方案。在集成的高压PFET或肖特基二极管的存在下,功率转换效率也降低约10%。在异步拓扑中,传递元件由肖特基二极管组成。与开关电容器升压相比,电感升压的主要区域增加是电感器本身。具有6-8个LED的电流为15mA至20mA的应用通常需要一个10μF至22μH的电感器,饱和电流在0.4A至0.5A之间。这些电感器可以在小于3.0mm x 3.0mm的占地面积中找到。电感器也是解决方案中最高的元件,高度范围为0.8mm至1.2mm。

内置 FPGA 接口并具有电缆检测功能的高性能串行/解串器模块

提高电池电压的最简单方法是使用升压型DC/DC转换器。该方法的优点在于在所有负载和输入电压条件下具有非常高的效率,因为输入电压可以升高到LED正向电压和电流源净空电压的总和。如前所述,这显着优化了成本和PCB面积的效率。

美国国家半导体与Avnet公司携手合作,为低成本的 Xilinx Spartan-3 FPGA 芯片开发了一款全面的参考设计:在FPGA芯片中内置了低功耗的高速串行数据接口。美国国家半导体的 FPGA-Link 串行/解串器具有高度的灵活性,不但可以支持高速数据传输,而且一旦发生电缆或输入信号丢失,还可自动断电停机。此外,内置的FPGA固件可监控串行/解串器发出的电缆/信号丢失指示,甚至关闭非必要的系统逻辑电路及其他外置元件,以便大幅节省系统耗电。

管家婆四不像必中一肖 3

可以检测负载的电源供应

图3显示了磁性升压调节器的工作原理。当NFET开关闭合时,电感器电流iL从t = t0处的最小值Ia向上斜升至t = t1处的最大值Ib。在此期间,肖特基二极管反向偏置,负载由存储在输出电容器中的能量支持。

即使在没有负载的情况下,部分内置于墙壁的低效率交流/直流电源插座仍然继续供电。为了确保这类插座减少能源浪费,此款参考设计采用开关模式电源供应技术取代线性稳压器,以便大幅改善电源转换效率。此外,这款设计还另有“唤醒”电路,确保只在有负载时才会“唤醒”电源供应系统,因此可以将功耗降至100mW以下。

在t = t1时,NFET开关关闭,存储在电感器L中的能量现在传递到输出电容器和通过肖特基二极管的负载。因此,电感器电流在时间t2期间下降到先前的Ia值。输出电压必须大于输入:如果此电压关系不正确,则电感不会放电到输出网络。换句话说,当NFET截止时,电感器两端的电压反转,因为电流放电不会立即发生。由反向磁电压增加的输入电压导致输出电压高于输入电压。当串联驱动10个LED时,所需的电源电压可高达35V。升压拓扑结构的另一个优点是简化了PCB布线:驱动器和LED串之间只需要两个连接。第二种提高电池电压的方法是使用电荷泵(其简单实现如下所示)图4),它利用了电容器的以下特性:电容器电荷累积不会瞬间发生,这意味着电容器两端的初始电压变化等于零。

图3:LM3509,电感升压LED驱动器。

电压转换分两个阶段完成。在第一阶段期间,开关S1,S2和S3闭合,而开关S4-S8断开。因此C1和C2堆叠,假设C1等于C2,充电到输入电压的一半:

管家婆四不像必中一肖 4

输出负载电流由输出电容提供。当该电容器放电并且输出电压低于所需的输出电压时,第二相被激活,以便将输出电压升高到该值以上。在第二阶段期间,C1和C2并联,连接在VIN和VOUT之间。开关S4-S7闭合,而开关S1-S3和S8断开。由于电容上的电压降不会瞬间改变,输出电压会跳跃到输入电压值的1.5倍:

管家婆四不像必中一肖 5

图4:充电具有1x和1.5x增益的泵电路以这种方式,完成升压操作。开关信号的占空比通常为50%,因为该值通常会产生最佳的电荷转移效率。

通过闭合开关S8并使开关S1-S7断开,可实现增益为1倍的电压转换。电荷泵方法的好处是没有电感器。电感是EMI噪声的,会影响显示器或手机中的无线电性能。

电荷泵中的输入功率和LED效率

在电荷泵LED驱动器中,输出功率关系如此用于效率计算,假设所有LED都相同,由下式给出:

管家婆四不像必中一肖 6

图5显示了典型的效率图,其中步骤指示了增益转换。

但是,对于给定的LED电流,正向电压可随工艺和温度而变化。这意味着LED的效率可以变化,仍然保持亮度恒定,因为后者仅取决于电流。为了清楚起见,让我们考虑一个基于自适应电荷泵的LED驱动电路。以下规格:

图5:电荷泵LED效率。

管家婆四不像必中一肖 7

不会影响电池的功耗,但会影响驱动电路的功耗。因此,效率不足以评估功耗:必须考虑的是输入功率与LED亮度,即LED电流。对于给定的LED亮度,输入功率是衡量从电池中排出多少电子的真实指标。

在以前的条件下,增益为1.5倍,无论VLED如何,输入功率都等于333mW。

由于电荷泵转换器具有有限数量的电压增益,因此基于应用规范,总是存在驱动器电路中的一定量的浪费功率。因此,为了使输入功率最小化,以尽可能小的增益操作电荷泵是非常重要的。

恒流LED驱动器

LED特性决定了达到所需水平所需的正向电压电流,决定发光量。由于LED电压与电流特性的变化,仅控制LED两端的电压会导致光输出的变化。因此,大多数LED驱动器都使用电流调节。

管家婆四不像必中一肖 8

图6:调节电流源。

实现电流调节的电路是低压差稳压器,如图6所示。误差放大器获取R2,V2两端的电压,将其与参考电压VREF进行比较,并通过串联传输元件NFET将LED电流IDX调整为驱动误差信号所需的值(VERR = VREF-V2)尽可能接近零。 VREF等于:

管家婆四不像必中一肖 9

只有当VOUT-VLED足够高以保持传输元件不饱和时,才成立。事实上,电流源需要跨越它们的最小电压,称为净空电压VHR,以便通过LED提供所需的调节电流。净空电压通常用电阻建模:

亮度可以通过改变LED电流直接控制,也可以通过快速关闭LED来间接控制亮度来创建对人眼调光的感知。在大多数便携式应用中,模拟亮度控制是优选的,因为背光控制器通常远离LED驱动器。因此,必须将带有PWM信号的PCB走线靠近噪声敏感系统(如无线电发射器,扬声器或显示器),这可能会导致问题。最后,在需要优质色域的应用中,红色,绿色和蓝色使用LED。红色LED由InGaAlP制成,而蓝色和绿色均由InGaN制成。当环境温度变化时,与蓝色和绿色相比,红色的主波长发生显着变化,因此需要某种温度补偿反馈环路。 LP5520通过使用内部校准存储器调整RGB LED电流以获得完美的白平衡(色彩精度ΔX和ΔY《0.003),内存校准存储器存储LED的强度与温度数据,以及外部温度传感器。

管家婆四不像必中一肖 10

图7:LP5520,背光RGB LED驱动器。

编辑:5G技术 本文来源:【管家婆四不像必中一肖】美国国家半导体六款

关键词: 管家婆四