应用笔记 950

产生LCD辅助偏压的单电池升压转换器


摘要 : 该应用笔记讨论了如何在低压输入或电池供电系统中,利用一个CMOS、升压型DC-DC开关稳压器,产生一路附加的偏置电源,用于液晶显示器(LCD)供电。

图1所示电路能够产生在寻呼机及其它具有小型图象液晶显示的便携仪器中所需要的两个电源:一个稳定的3.3V、100mA电源和一个用于为LCD提供偏置电源的稳定负压。总效率约80%。

图1. 此电路产生一个稳定的VCC (3.3V或5V)和一个稳定的负LCD偏置电压(此例中为-8V)
图1. 此电路产生一个稳定的VCC (3.3V或5V)和一个稳定的负LCD偏置电压(此例中为-8V)。

3.3V主电源由工作在标准配置的升压转换器(IC1)提供。辅助的偏置电压由外部的回扫绕组(T1次级)提供,并由Q1和IC1内的低电池电压检测器提供稳压。

当电池放电时,其逐步降低的端电压会导致回扫绕组内的感应电压随之下降。在电池电压最小时(0.8V)。T1初级为3.3V - 0.8V = 2.5V;因而,6:1的匝数比产生6 x 2.5V = 15V的次级电压。在电池电压最大时(1.65V),初级电压仅为1.65V,次级为9.9V。MOSFET Q1通过串接于次级回路进行调整而使输出稳定,产生一个恒定(因而有用)的负输出。

稳压器利用IC1的低电池电压检测器(比较器/基准的组合)作为Q1的开/关控制器。通常情况下,输入(LBI)监测正极性的电池电压并在LBI端电压跌落至低于1.25V时将输出端(LBO)拉低。在该电路中,R1/R2分压器将LBI保持在VCTRL (正常情况下为3.3V)和LCD偏置输出电压(正常情况下为-8V)之间。选择R1及R2的值,使得当LCD负向偏置电压变得过高(且LBI被拉至1.25V以下)时,LBO能关闭Q1。然后负载电流使得LCD偏置电压的向上(朝0V方向)偏移,直到LBI超过1.25V,这样将导致Q1再一次打开。

偏置输出在其正常值上下会产生偏移而形成一个纹波电压,其频率取决于输出滤波电容的大小、输出负载和IC1的低电池电压比较器的滞回。图中所示电路的频率约为150Hz,滞回(约25mV)决定纹波的幅度。滞回乘以R1/R2的比值,得到约100mV的纹波(对于-8V/1mA的输出)。由于在这个滞回转换器的工作中纹波是必不可少的,所以不能直接减少纹波。大多数LCD都较能承受偏置纹波。否则,可在负输出端加一个RC网络或线性稳压器来使纹波最小。

LCD ON端的逻辑信号提供了一种使能和禁止负输出的方法。该信号电压也可改变反馈电平,因此应具有满幅的CMOS电平。此外,还可在LCD ON端加一个可变电压来改变输出。低于1.25V的电压将关断输出,而高于1.25V的电压将以-R1/R2 (VCTRL - 1.25V)的斜率及1.25V的偏移来改变输出。可变输入电压可以由低功耗数模转换器或由微控制器产生的脉宽调制输出经滤波后得到,该电压能够根据温度或观察条件的变化改变LCD的对比度(参见图1中的输出电压公式)。

通过将IC1的3/5端接地可使主电压从3.3V变化至5V。在这种情况下,匝数比也应减低到3:1,因为最大的电池电压会在T1初级中感应3.35V电压。然后调节R1和R2的值以得到要求的负输出电平。

类似观点的文章刊登在1996年11月4日的Electronic Design。