Pagina 8 - EO Power n.1

POWER 1 - APRILE 2013 VIII
Power
dell’AS3676 (con una potenza
di uscita costante). Un’analoga
caduta dell’efficienza sarebbe
riscontrabile in qualsiasi con-
vertitore DC-DC induttivo at-
tualmente sul mercato.
Quindi perché la tensione di
uscita aumenta con l’incre-
mento del numero di LED in
una stringa? È presto detto: la
tensione di uscita richiesta da
un convertitore DC-DC è il ri-
sultato del prodotto fra la ten-
sione diretta dei LED e il nu-
mero di LED, più la tensione
disponibile del generatore di
corrente. Ad esempio, in una
singola stringa di 12 LED con
tensione diretta di 3,2V, il con-
vertitore DC-DC ha bisogno di
incrementare la tensione di u-
scita a 12 x 3,2 + 0,5V (tensione
disponibile del generatore di
corrente) = 38,9V. In una confi-
gurazione a stringhe multiple,
invece, la tensione massima sa-
rebbe ad esempio pari a 13,3V
(4 x 3,2 + 0,5). Di conseguen-
za, la minore tensione di uscita
richiesta dal convertitore DC-DC, ovvero 13,3V, determina
una riduzione delle perdite di commutazione e delle perdi-
te del nucleo rispetto a quelle ottenute da un convertitore
che opera a 38,9V. Pertanto, migliorando l’efficienza è pos-
sibile utilizzare anche componenti esterne di dimensioni
più ridotte. In virtù del fenomeno illustrato nella figura 4, il
miglioramento dell’efficienza riscontrato nella topologia a
stringhe multiple può quindi essere attribuito a una minore
tensione di uscita del convertitore. Naturalmente per i pro-
gettisti non sarà facile scegliere la topologia a stringa mul-
tipla e rinunciare alla semplicità della stringa singola che
permette una connessione al modulo dello schermo trami-
te due pin. Sarebbe quindi utile valutare diverse tecniche
di miglioramento dell’efficienza dei driver di retroillumi-
nazione induttivi per applicazioni a stringa singola, tra cui:
• incremento delle dimensioni dell’induttore;
• riduzione della frequenza di commutazione;
• riduzione delle perdite capacitive al nodo di commuta-
zione;
• utilizzo di un transistor di commutazione con una capaci-
tà inferiore tra i terminali drain-gate e drain-source.
Purtroppo, il problema delle dimensioni è una priorità per
i progettisti di smartphone; in particolare, i continui tenta-
tivi da parte dei produttori di ridurre lo spessore dei mo-
delli si scontra con qualsiasi possibilità di utilizzare un in-
duttore più voluminoso. La conclusione è quindi chiara:
per preservare o prolungare l’autonomia della batteria sup-
portando schermi più grandi, i progettisti dei sistemi di re-
troilluminazione dovrebbero prendere in considerazione
l’implementazione di una topologia a stringa multipla, in
quanto, a parità di LED, tale configurazione garantisce u-
na tensione di uscita del convertitore DC-DC inferiore ri-
spetto alla configurazione a stringa singola. In presenza di
una minore tensione di uscita, i convertitori DC-DC indut-
tivi operano più efficientemente e, di conseguenza, l’auto-
nomia della batteria aumenta. Le configurazioni a stringa
multipla possono essere implementate con i convertitori di
ams, tra cui l’AS3492 (Fig. 5), un driver di retroilluminazio-
ne a 2MHz che supporta fino a dieci LED (2S x 5), in gra-
do di offrire un’efficienza fino al 90% con una bobina di
soli 2mm x 1,2mm x 1mm, e l’AS3677, un’unità integrata
di gestione dell’illuminazione che include un convertitore
DC-DC a 1MHz con un transistor integrato Nmos a 25V, in
grado di gestire fino a 15 LED in una configurazione 5S x 3.
Fig. 6 - Diagramma a blocchi dell’AS3677, un’unità di gestione dell’illumina-
zione dotata di un convertitore integrato DC-DC in grado di gestire fino a 15
LED in una configurazione 5S x 3