單節(jié)升壓轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生LCD輔助偏置

本應(yīng)用筆記展示了用于小型低輸入電壓或電池供電系統(tǒng)的CMOS升壓DC-DC開關(guān)穩(wěn)壓器如何為液晶顯示器（LCD）產(chǎn)生輔助偏置。

圖1所示電路產(chǎn)生尋呼機和其他具有小型圖形液晶顯示器的便攜式儀器通常需要的兩個電源電壓：3mA時的3.100V穩(wěn)壓輸出和適合用作LCD偏置電壓的穩(wěn)壓負輸出。整體效率約為80%。

圖1.該電路建立穩(wěn)壓V電壓抄送（3.3V 或 5V） 和一個穩(wěn)定的負 LCD 偏置電壓 （在本例中為 -8V）。

3.3V主電源由標(biāo)準(zhǔn)配置下的升壓轉(zhuǎn)換器（IC1）提供。輔助偏置電壓由一個額外的反激繞組（T1次級）提供，并通過Q1和IC1內(nèi)部的低電池電量檢測器進行調(diào)節(jié)。

當(dāng)電池放電時，其端電壓下降會導(dǎo)致反激繞組中感應(yīng)的電壓下降。在最小電池電壓 （0.8V） 下，T1 初級器件的電壓為 3.3V - 0.8V = 2.5V;因此，6：1 匝數(shù)比在次級端產(chǎn)生 6 × 2.5 = 15V。在最大電池電壓（1.65V）下，初級僅看到1.65V，在次級中產(chǎn)生9.9V。MOSFET Q1 通過中斷次級電流來穩(wěn)定此輸出，引入產(chǎn)生恒定（因此有用的）負輸出所需的調(diào)節(jié)。

穩(wěn)壓器采用IC1的低電池電量檢測器（比較器/基準(zhǔn)電壓源組合）作為Q1的開/關(guān)控制器。通常，輸入 （LBI） 監(jiān)視正電池電壓，并在 LBI 降至 1.25V 以下時將輸出 （LBO） 驅(qū)動為低電平。在該電路中，R1/R2分壓器將LBI保持在V之間按（通常為3.3V）和LCD偏置輸出（通常為-8V）。選擇R1和R2值時，當(dāng)LCD偏置變得太負時，LBO關(guān)閉Q1（并將LBI電壓拉至1.25V以下）。然后，負載電流導(dǎo)致LCD偏置向上漂移（朝0V），直到LBI超過1.25V，從而導(dǎo)致Q1再次導(dǎo)通。

偏置輸出在其標(biāo)稱值之上和下方偏移，產(chǎn)生紋波電壓，其頻率取決于輸出濾波電容的大小、輸出負載和IC1低電池比較器中的遲滯。對于所示電路，該頻率約為150Hz，遲滯（約25mV）主導(dǎo)紋波幅度。乘以R1/R2比，遲滯產(chǎn)生約8mV的紋波幅度（對于-1V/100mA輸出）。由于紋波對于該遲滯轉(zhuǎn)換器的工作至關(guān)重要，因此無法直接降低紋波。大多數(shù)LCD對偏置紋波非常寬容。否則，通過在負輸出端增加RC網(wǎng)絡(luò)或線性穩(wěn)壓器，可以將紋波降至最低。

LCD ON端子上的邏輯信號提供了一種使能和禁用負輸出的方法。該信號電壓還設(shè)置反饋電平，因此應(yīng)具有完整的CMOS擺幅。此外，您可以在 LCD ON 時施加可變電壓以使輸出可變。低于 1.25V 的電壓關(guān)閉輸出，大于 1.25V 的電壓以 -R1/R2 （V 的斜率改變輸出按- 1.25V），失調(diào)為1.25V。這種可變輸入由低功耗數(shù)模轉(zhuǎn)換器或微控制器濾波的脈寬調(diào)制器輸出產(chǎn)生，可以根據(jù)溫度或觀察條件的變化改變LCD對比度。（參見圖1中的輸出電壓公式。

通過將IC3上的3//5端子接地，主電壓可以從3.5V更改為1V。在這種情況下，匝數(shù)比也應(yīng)降低到3：1，因為最高電池電壓將在T3初級中感應(yīng)35.1V。然后調(diào)整R1和R2值以獲得所需的負輸出電平。

審核編輯：郭婷