手机照明电源管理趋势

2G向3G的进化已经将蜂窝电话转变为包含了高质量照相机、Web浏览器、游戏和PDA的多媒体设备。这种趋势造就了对蜂窝电话照明管理的需求——不仅由于彩色显示屏的引入，还包括翻盖灯、彩色指示灯、照相机闪光灯、辅助灯和环境光感测等遍布电话的其它照明功能的增加。
彩色显示屏——背景光

首款彩色显示屏照相机电话几年前在日本引入。现在这些电话可以在欧洲和美国找到。而且今年将有一半以上的新电话配备彩色显示屏。

对彩色显示屏的增长需求为白色LED、显示模块和三原色(RGB)照明创造了巨大的市场。显示屏已经变成了MCU控制的将各种相关电子器件集成在设计中的独立模块。驱动和控制白色LED的方法在最近几年中也得到了发展。

早期系统采用调节降压-升压恒定电流驱动器，例如美国国家半导体公司的LM3354/5，结合1.5-2X SC升压转换器及匹配的恒定电流源(LM2791/2/3/4)和磁升压DC/DC转换器(LM2703/04)。然而，现在的全面集成照明管理系统（例如LP3936）为设计者提供了许多相对于现有多芯片照明方案的优势。

背景光需求

从技术上讲，大部分蜂窝电话彩色显示屏需要背景光。主要的2-3英寸LCD通常具有1-4个白色LED作为背景光源（依赖于显示屏尺寸和亮度规范）。在显示模块上，白色LED背景光位于底部。如图1所示，来自白色LED的光通过彩色显示LCD矩阵和保护盖板的特殊反射涂层反射。

图1 白色LED及背景光模块典型结构

因为白色LED的典型正向电压（VF =3.5-4V）比最小电池电压（2.8V）高，因此白色LED无法直接通过锂离子电池驱动。在这里，一个DC-DC升压转换器对于驱动白色LED非常重要。依赖于所要求的最大负载电流以及其它需求，这种升压转换器可以是磁性的也可以是电容性的（充电泵）。

在一个典型的蜂窝电话中，使用4个白色LED照明彩色显示屏的总电流需求高达100mA（依赖于白色LED额定值、显示屏质量和环境光条件）。“支架单元” (clamp cell) 照相机电话通常还具有第二块彩色显示屏，用于显示时间、主叫标识、电池寿命和照片。但是其子显示屏通常更小，需要1-2个白色LED作为背景照明。这些LED都会增加总电流消耗需求。

图2 完整的蜂窝电话照明管理系统为白色LED和RGB LED提供高效率电源

RGB照明——彩色翻盖、主叫标识、键盘照明、照相机闪光灯和Disco效果

RGB LED是一个内含红、绿和蓝LED的元件。各个LED具有其自己的阴极和阳极，能够进行独立的彩色控制。通过调节红-绿-蓝强度，用户可以由该装置获得任何色彩。

RGB-LED控制通常通过PWM控制的开关和最大电流限制电阻来完成。各种色彩的强度由对每个子LED的PWM控制信号的占空度决定。

尽管这些元件传统上只用于指示灯，但是工程师已经开发了一款更小、更亮和更便宜的新型RGB LED。通过结合RGB LED，电话可以具有变幻的彩色翻盖、明亮的彩色指示/告警灯、游戏效果以及铃声/音乐控制效果。通过适当混合红、绿和蓝光，一些新的RGB LED能够产生明亮的白光。这种特性可以用做照相机电话闪光灯（或辅助光）的光源。

通过完全可配置的RGB控制，电话可以显示任何色彩，具有闪光效果并支持独特的用户色彩要求。高电流驱动器允许采用并联RGB、高电流闪光和连续的全色谱色彩混合。

 图3 采用Microwire/I2C接口的RGB LED控制器

省电 – 采用高效率升压、背景光调节和环境光监测

在设计新电话时，工程师试图尽可能省电，而对于手机照明也是如此。对于照明，所采用的DC-DC转换器类型在影响整体效率方面起到重要的作用。由于其相比于传统开关电容充电泵转换器（n<85%）的高效率（n~85-95%）等级及高输出电流能力，磁升压转换器是目前最好的DC-DC转换器选择。因为线圈制造商现在可以提供理想尺寸（例如10uH屏蔽线圈3 x 3 x 1.2 mm）和具吸引力价格的电感器，磁升压器的使用已经变得更加广泛。

省电还可以通过可调节式白色LED电流驱动器控制背景光强度来实现。新的半透明彩色显示屏要求基于环境光条件的不同背景光亮度。在实际使用中，这意味着在昏暗或阳光非常充足的环境中，背景光电流可以降低50-100%。在昏暗环境中，人眼需要较少的背景光，而在阳光充足环境中，背景光模块底部的反射材料反射了足够的光充当适当的背景光。环境光监测要求一个小的正确放置的光电二极管和一个A/D转换器。

LP3936的高效率升压器及其环境光感测ADC充分节省了照明电源。该磁升压转换器能够驱动高达250mA的负载，并为高输出电流应用提供从4.2到5.3 V的可控制的输出电压。

图4 LP3936环境光感测能够调节背景光电源