新一代便携式设备的关键电源电路设计考虑

　　为背光用白光LED供电
　　
　　背光的功耗非常高，这会影响便携式设备电池的使用寿命。显示器背光照明最常见的是采用3~6个白光LED阵列，通常这些白光LED由20mA左右的电流来驱动以实现优化的亮度和颜色。为背光用白光LED供电主要面临两个挑战：1. 如何实现各个LED间亮度一致；2. 在保持高效率的同时优化调光功能。
　　
　　解决第一个设计挑战要求LED驱动器提供相同的驱动电流。通过串联这些LED可以轻松实现流经每个LED的电流相同。驱动LED有两种主要的拓扑结构，即开关电容/电荷泵和升压转换器。电荷泵采用电容器将电能传输至输出端，解决方案总体尺寸非常小。由于电荷泵必须要集成至少4个MOSFET，所以只有驱动高达200mA电流的应用才具有成本效益；当输出电压与输入电压本质上不相关时，其效率相对较低。由于电荷泵的升压能力有限，所以通常LED是并联连接，这就需要精确镜像电流以实现相同的驱动电流。电感升压转换器利用电感器将电能传输至输出端，输出电压增益可达10倍，因此它随时可以驱动6个串联LED，并实现超过85%的效率。但是，电感升压转换器需要相对较大的电感且存在电磁干扰(EMI)方面的设计挑战。

　　
　　图2：小型电感和大型电感的输出电压瞬态响应曲线。
　　
　　解决第二个系统设计挑战是要提供许多便携式设备所需要的适合的调光功能。主要的调光技术有PWM调光、模拟调光和数字调光三种。
　　
　　PWM调光利用一个低频数字PWM信号来反复开关白光LED驱动器，通过调整PWM信号的脉冲宽度就可以实现LED调光功能。PWM调光的主要优点在于能够高效率地提供高质量白光。在手机系统中可用一个I/O端口生成PWM信号以启动或关闭白光LED驱动器。

　　
　　图3：(a) 典型的白光LED驱动器的调光模式；(b) H桥接降压/升压转换器电路。
　　
　　然而，利用200Hz~20kHz的低调光频率可能会产生听得见的噪声。为避免这种噪声，白光LED驱动器所提供的调光频率应超过听得见的噪声的频率范围。图3(a)和图4给出了典型的应用电路及其开关波形。

　　
　　图4：图3(a)电路的PWM调光开关波形。
　　
　　模拟调光是对参考电压进行调节，参考电压决定了流经LED的电流。PWM信号随同低通滤波器被用来设置调光阈值。类似地，调节占空比将最终改变平均参考电压以实现调光。这种方法的一个缺点是深度调光的效率较低，这将缩短电池运行时间。该方法的另一个主要挑战是发光质量，由于LED驱动电流很低，所以LED的发光质量非常差，且发出的光也与自然界的白光不同。
　　
　　最后一种调光方法是数字调光。数字调光要求专用数字接口(如I2C)和单个线路接口。通过对到达驱动器的数字信号进编程，可以根据应用需要动态调节白光LED亮度。TPS61060支持数字调光功能，可降低处理器功耗并延长电池使用寿命。