超越转换器背光效率优化设计方案

超越转换器背光效率优化设计方案

　　环境光检测

　　除了电源转换器的优化，还可以实现其他节电功能来创建一个高效的背光系统。许多现代手机采用了一种省电机制，即用环境光传感器(ALS)来监环境照明条件，并相应调整背光强度(更多环境光意味着背光必须以较高的电流来驱动，而在低光照条件下可以减少背光电流)。在明亮的室外环境中，需要非常高水平的显示器背光，以便可以看清显示器。与此相反，在非常黑暗的环境中，背光可以调暗，这时仍可提供足够的光量以保持显示屏的可读性。

　　环境光检测需要一个光传感器或光电二极管与检测电路组合使用。大多数光传感器都是基于电流的器件，可提供一个与进入传感器的光量成正比的输出电流。这种环境信息可用来确定环境条件(室外、办公室、电影院等)，然后用来调节背光到预定的亮度水平。

　　通过将背光调整到合适的水平，就可以显著减少从电池吸收的功率。图3显示了一种使用情况，突出了在5个亮度区使用系统可能实现的电力节省：阳光、阴天室外、明亮的办公室、昏暗的房间、夜间/电影院。亮度值分别设置为100%、85%、70%、60%和50%(25mA、21.3mA、17.5mA、15mA和12.5mA)。由于ALS的电压上升(或通过传感器增加环境光)，在驱动器迫使LED电流变化之前，驱动IC在预定时间内对ALS电压采样。规定(或平均)时间内的ALS电压采样有助于防止在瞬息万变的照明条件下出现LED闪烁。

　　动态背光控制或内容调整的背光控制

　　传统移动手机用户能够根据自己的喜好手动调整系统的显示器亮度。有些用户将所有时间的亮度设置为最大，而另一些用户将亮度调整到较低水平，以延长电池寿命。手动调整方案迫使用户做出妥协。LCD显示驱动器的最新进展为系统设计师提供了一种基于屏幕上显示的信息来调整背光的机制。这个概念被称为动态或内容调整背光控制(DBC或CABC)。通过分析显示器信息，显示驱动器可以直接传达背光驱动器所需的背光级别。

　　例如，如果我们使用一个电感式升压LED驱动器(德州仪器的LM3530)以19mA驱动一串六个LED的背光3.5英寸屏幕来收看电视节目(约20分钟)，驱动器将不断从电池消耗137mA(假设VBATTERY = 3.6V)电流。使用相同背光驱动器的DBC，如果将亮度设置为满度的100%、75%、50%和33%水平，平均电流消耗可下降到78mA。与没有使用DBC的设计相比，有DBC的背光驱动器消耗的平均输入电流将减少45%。

　　此外，由于背光亮度变化带来的像素的漏光较少，采用DBC有可能实现LCD显示屏更高级别的对比度。虽然利用DBC节省电力 很有效，但对图像质量也有轻微的副作用。当DBC运行在较低亮度水平时，白屏内容看起来不会那么明亮，有时可能会出现轻微的灰色调。不过，利用所选择的合适亮度水平，设计师可以优化功耗和保持图像质量。

　　总结

　　总之，传统的效率改善可以通过选择背光驱动器升压架构来实现，许多新的附加功能可以进一步减少电池消耗。通过使用环境光传感器，现代背光驱动器可以根据显示器周围光线环境提供合适的背光。此外，通过使用动态背光控制，显示驱动器还可以根据图像内容自适应调整背光强度。尽管这两种新的背光调节技术不一定可提高LED驱动器的效率，但最终却可以降低输入功耗，并提高手机的电池使用寿命。在不显著降低屏幕上显示的视觉质量条件下都可以使用这些方法。