在手機和其他移動設備中，白光LED能為小尺寸彩屏提供完美的背光效果。但大部分手機使用單節鋰電池供電，而單節鋰電池很難直接驅動白光LED。通常鋰電池的工作電壓范圍為3～4.2V，而白光LED的導通壓降是 3.5～4.2V(20mA)。因此，鋰電池電壓降低后將無法直接驅動白光LED。

　　為了給白光LED提供足夠的正向壓降，可以使用基于電容的電荷泵或基于電感的升壓電路。考慮到效率和電池壽命，基于電感的轉換器可能是最好的選擇，但是額外的電感會增加系統成本。而且，由于EMI和RF干擾，電感型升壓電路需要仔細的設計和布板。與之相比，電荷泵解決方案具有價格便宜、易使用等優勢，但效率較低，縮短了電池使用壽命。

　　隨著電荷泵設計技術的改進，新型白光LED驅動芯片，如Maxim等公司的芯片，不但可以獲得電感升壓電路的效率(大約85%)，而且可以保持傳統電荷泵設計的簡捷、低成本等優勢。

　　分數電荷泵及其對效率的影響

　　第一代白光LED驅動電荷泵的基本架構是倍壓或2x拓撲，2倍壓電荷泵的工作效率為：

　　PLED/PIN=VLEDILED/(2VINILED+IqVIN)

　　其中，Iq是電路的靜態電流，因為Iq非常小，上式可近似等效為：

　　PLED/PIN≈VLED/(2VIN)

　　為了提高效率，第二代白光LED驅動電荷泵的輸出不再是輸入電壓的整數倍。如果電池電壓足夠，LED驅動器將產生1.5倍壓輸出，1.5倍壓電荷泵的轉換效率為：

　　PLED/PIN=VLEDILED/(1.5VINILED+IqVIN)≈VLED/(1.5VIN)

　　從上式可明顯看出：1.5倍壓電荷泵的效率顯著提高了。假設電池電壓為3.6V，LED電壓為3.7V，效率從2倍壓電荷泵的51%提高到69%。

　　第三代電荷泵引入的1倍壓模式進一步提高了效率。當電池電壓足夠高時，通過一個低壓差電流調節器直接將電池連接到LED，此時，效率可以通過下式表示。

　　PLED/PIN=VLEDILED/(VINILED+IqVIN)VLED/(VIN)

　　當電池電壓足以驅動白光LED時，1倍壓模式的效率超過90%。如果電池電壓為4V，LED導通壓降為3.7V，則效率可達92%。

　　在不同電池電壓下獲得最高效率

　　1倍壓轉換模式效率最高，但只能用于電池電壓高于LED正向壓降的情況下。為了獲得最高效率，白光LED驅動器設計要求綜合考慮電池和LED電壓，當電池電壓(或LED電壓)改變時需要相應地改變驅動器的工作模式。但是，如果在電池電壓較高時(而非必要的條件下)改變工作模式，開關損耗可能使電路進入低效率模式。當電池電壓下降時，最好盡可能地使驅動器保持在高效模式(例如1倍壓模式)，對于功率開關而言，為了得到低損耗，芯片面積和成本都將提高。

　　為了保持1倍壓模式能夠工作在盡可能低的電池電壓下，要盡可能降低1倍壓模式調整管FET和電流調節器的壓降。壓降決定了串聯損耗和所能維持的1倍壓模式的最低輸入電壓。最小輸入電壓由下式表示：

　　VLED+Bypass PFET RDS(ON)ILED+VDROPOUT

　　傳統的正電荷泵白光LED解決方案采用PMOS FET作為旁路開關連接電池和LED，如圖1所示。FET的導通電阻RDS(ON)大概是1～2Ω。更小的導通電阻將受限于芯片面積和成本。導通電阻越小，芯片面積越大，成本也越高。

圖1 1倍壓模式，正電荷泵使用內部開關旁路VIN和LED的陽極