聊一聊影响LCD屏背光效率的几个重要因素
前阶段,小白的一个朋友参加了一场面试。面试完和小白说到其技术面过程惨不忍睹。被提及原因时,主要还是因为面试者提出的问题,小白的朋友答复的可能不是很让面试官满意。出于好奇,小白随即问了都存在哪些问题,其中一道便是手机中背光芯片效率的影响因素。
关于背光芯片,不仅仅在手机领域涉及到,在其他存在LCD屏幕面板的设备上几乎都会使用到这类芯片。其本身属于DCDC升压芯片。所以呢,凡是影响到DCDC电路效率的因素都可以看作是影响背光芯片输出效率的因素。
上图为艾为的一颗三路背光芯片。纯纯的升压芯片,功率电感,肖特基二极管,该有的都有。如果想进一步了解其内部架构,可以看这张图。
关于背光芯片的效率,在保持相同的输入电压时,亮度不同,其效率必然不同。在保持相同的亮度时,输入电压不同,其效率也同样不同。
那么影响这款芯片的效率,除了芯片本身外,外围电路还会存在哪些影响项呢。小白这里主要讨论两种最主要的应用场景。
1. 最大亮度
其主要与功率电感有关。
图为电感的等效电路图。其不仅存在结电容CL,还存在RL。在电感的选取中,我们不仅仅要考虑其感值,更要考虑其DCR。高的DCR往往会消耗更多的能量,使得效率降低。
此仿真图是我之前讲DCDC-BOOST电路用到的仿真设计。
此时的效率=9.37A*3.74V/5V/7.49A=93.57%
当我们选择在电感前加一个小电阻模拟选取DCR偏大的功率电感时
此时的效率=8.7V*3.47A/5V/6.95A=86.9%,可以看出功率电感的DCR的值对DCDC效率有着很大的影响。
除此之外,影响其最大亮度的效率还有二极管的压降,其导通压降越高,需要抬升的电压也就越高,效率也就越低。
这里小编选择的是一个普通二极管,其不仅反向恢复时间低于肖特基二极管,其压降也同样低于肖特基二极管。此时的效率=7.96V*3.17A/5V/7.46A=67.6%
2. 亮度最低
当亮度最低时,其效率主要与二极管的反向恢复时间有关。了解DCDC电路的都知道,其选用的并非普通二极管,而是一颗肖特基二极管。其与普通的二极管相比,最大的优点在于导通电压小,反向恢复时间快。
上图四通道向下的脉冲至水平稳定的时间即为反向恢复时间。
将其放大即为这种形式
如果DCDC的开关频率即蓝色线段频率高,正负占空时间足够小。然而二极管的反向恢复时间ts+tt较大,此时二极管处于截止的时间就非常的短,其也会影响最终的效率输出。所以在针对肖特基二极管的选取时,尽量选择反向恢复时间短的一款。
除此之外,肖特基二极管的结电容也是影响因素之一。除了反向恢复时间以外,还存在着正向恢复时间。其是二极管两端加上正向电压到开始流过正向电流所用到的时间。如果选取结电容较大的二极管,会表现出更长的正向恢复时间特性。正向恢复期间,电感没有很大的负载阻抗,此时的开关管仍处于关断。使得部分能量产生振荡,直至二极管开始流过正向电流。所以结电容越小,效率会更好。
在以往的手机项目中曾遇到过在肖特基二极管上并联电容的以解射频desense问题,其也会影响最低亮度下的效率值。
其实,目前市面上常用的肖特基二极管反向恢复时间基本可以满足DCDC电路的应用,大家大可不必担心。
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