中心議題：

• 高電流LED驅動技術淺談

解決方案：

• 采用升壓轉換器
• 設計高效能供電/電流控製方案

LED照(zhao)明(ming)作(zuo)為(wei)一(yi)種(zhong)全(quan)新(xin)的(de)照(zhao)明(ming)技(ji)術(shu)，得(de)到(dao)了(le)全(quan)世(shi)界(jie)的(de)關(guan)注(zhu)，被(bei)譽(yu)為(wei)人(ren)類(lei)照(zhao)明(ming)史(shi)上(shang)的(de)第(di)三(san)次(ci)革(ge)命(ming)。與(yu)相(xiang)對(dui)傳(chuan)統(tong)的(de)鹵(lu)素(su)低(di)壓(ya)照(zhao)明(ming)相(xiang)比(bi)，采(cai)用(yong)高(gao)亮(liang)度(du)LED作為室內裝飾燈
、景觀照明、車載照明具有很多好處。高亮度LED能以更小的功率消耗提供更大的亮度
，具有節能
、環保
、抗震
、使用壽命長和快速接通的特點。

在今日的行動電話中
，一項最風行的特點就是內建可拍攝高分辨率相片及影像的數字相機。隨著寬頻3G網(wang)絡(luo)的(de)產(chan)生(sheng)，對(dui)於(yu)高(gao)相(xiang)片(pian)分(fen)辨(bian)率(lv)及(ji)如(ru)視(shi)訊(xun)會(hui)議(yi)等(deng)新(xin)應(ying)用(yong)的(de)需(xu)求(qiu)
，持(chi)續(xu)提(ti)升(sheng)著(zhe)整(zheng)合(he)式(shi)相(xiang)機(ji)的(de)效(xiao)能(neng)。相(xiang)機(ji)效(xiao)能(neng)的(de)提(ti)升(sheng)同(tong)樣(yang)也(ye)創(chuang)造(zao)了(le)對(dui)在(zai)室(shi)內(nei)或(huo)在(zai)灰(hui)暗(an)環(huan)境(jing)使(shi)用(yong)相(xiang)機(ji)之(zhi)高(gao)功(gong)率(lv)白(bai)光(guang)光(guang)源(yuan)的(de)需(xu)求(qiu)。

白光LED不僅廣泛地使用在背投照明顏色顯示，更已成為照相手機主要光源之一。白光LED具有行動電話設計者所需的理想特性整合，如小尺寸
、高亮度輸出及提供「Flash」及連續性的「Video」物體照明功能。高輸出功率LED更已被發展出特別適用於整合式相機光源之用途，以其能相當勝任物體照明的任務而言
，這些相機LED代表了電池供電的另一個重要需求。

驅動高電流白光LED有三重點

從係統設計者的觀點而言，驅動高電流白光LED有三項主要相關問題：1.提供一個有效率供電源
；2.調節LED電流；3.當相機燈光關閉時，確保LED完全從電源端切斷。高電流白光LED之電力運轉如同一般二極管，但以一個3.4V順向電壓傳送，或以一個「典型的」350mA順向電流操作(表1)。

較高的LED電流(「Flash」模式
，500mA-700mA+)導致較高的順向電壓
，較低的電流(「Torch」或「Video」模式

，100mA-350mA)則(ze)產(chan)生(sheng)較(jiao)低(di)的(de)順(shun)向(xiang)電(dian)壓(ya)。而(er)順(shun)向(xiang)電(dian)壓(ya)也(ye)會(hui)隨(sui)溫(wen)度(du)呈(cheng)反(fan)相(xiang)變(bian)化(hua)

，如(ru)同(tong)其(qi)它(ta)二(er)極(ji)管(guan)在(zai)操(cao)作(zuo)溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei)內(nei)
，其(qi)順(shun)向(xiang)電(dian)壓(ya)會(hui)隨(sui)著(zhe)溫(wen)度(du)的(de)上(shang)升(sheng)產(chan)生(sheng)數(shu)百(bai)毫(hao)伏(fu)特(te)的(de)飄(piao)移(yi)。因(yin)此(ci)，有(you)效(xiao)率(lv)的(de)供(gong)電(dian)於(yu)LED是相當具有挑戰性的，因為LED的順向電壓將依據操作狀況而高或低於鋰電池電壓。

使用兩個以上的LED如果一個相機燈光使用兩個或多個平行的LED
，額外的供應將因精準電流匹配而成為必須－因順向壓差於任兩個LED之間可能差異很大，其中最明顯的應變辦法是串連LED連接，而此為一個升壓轉換器能應付得宜的，然而，如果一個並聯連接是必須的，則此方案則須提供每個LED獨du立li的de電dian流liu控kong製zhi，不bu管guan在zai哪na種zhong狀zhuang況kuang
，此ci電dian流liu控kong製zhi電dian路lu應ying盡jin可ke能neng地di將jiang跨kua在zai電dian流liu檢jian測ce電dian阻zu上shang的de電dian壓ya降jiang控kong製zhi到dao最zui小xiao
，而er相xiang機ji燈deng光guang應ying用yong的de另ling一yi個ge複fu雜za因yin素su是shi可ke見jian光guang的de存cun在zai，這zhe是shi由you一yi個ge在zai順shun向xiang電dian流liu降jiang到dao微wei安an培pei級ji數shu時shi高gao電dian流liuLED所產生。在缺少一個既有LED可切斷連接的情形下，一個獨立且與LED串聯的開關將是必須的，以確保在關機時無電流流經此LED。

采用升壓轉換器

最常見驅動高電流LED的解決方案，是利用一個傳統升壓DC/DC轉換器，搭配一個從FB針腳至GND的電阻器以調節LED電流。以此方式，升壓轉換器的輸出會連結至LED正極，而LED電流則由陰極經FB電阻器流至接地端。其輸出電壓會一直上升直到LED電流達到FB電阻器的設定值，亦即直到跨在FB電阻器兩端的電壓降到FB伺服電壓，雖然此方式提供精確的電流調節
，但也有很多缺點，最嚴重的是效率不佳，雖然這仍是具爭議性的，因為在短時間「Flash」的應用場合中，高效率並不是主要的，而「Torch」或「Video」模式效能將因此模式潛在的長時間操作而成為關鍵，不幸的是
，升壓轉換器效能在「Torch」模式狀態下是最低的。

以一個升壓式的電路架構(BoostTopology)而言，輸入電流將保證大於或相等於輸出電流，因為LEDshunxiangdianyatongchangdiyudianchidianyaxuduo

，jishizaizuijiaqingkuangxia，xiangduiyuyigejiangyahuoquanqiaoshijiagoueryan，shengyajiagouxiaolvyebujia。ciwai，youyushengyazhuanhuanqiwufakongzhishuchudianyadiyuVIN，一個相對高FB電壓因而成為必須
，以確保調節器永遠為升壓
，此為以高VIN及低VLED狀態調節LED電流所必須。對於高VFB的需求加重了效率的流失，因為ILED×VFB代表額外的功率損失。在多數高電流相機燈光應用中
，60%～70%範圍內的PLED/PIN效率為一般升壓式電路架構之典型值

，基於典型高電流LED的特征，一個最佳化的LED驅動器應在當最小電壓下落於電流控製電路調節LED電流時

，能達到降壓及升壓DC/DC轉換。

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設計高效能供電/電流控製方案

即使以一個高功率LCD產chan生sheng明ming顯xian燈deng光guang是shi簡jian單dan的de，但dan以yi現xian有you設she計ji生sheng產chan一yi個ge高gao效xiao能neng供gong電dian及ji電dian流liu控kong製zhi方fang案an卻que非fei常chang困kun難nan。電dian池chi壽shou命ming將jiang持chi續xu因yin這zhe些xie上shang述shu未wei經jing改gai善shan問wen題ti的de電dian源yuan供gong應yingIC之應用而受損。以LinearTechnology的LTC3453為例，LTC3453為最佳化效率、高精準度及高電流相機燈光應用之LED電流控製的新產品設計範例。LTC3453使用一個同步的降壓/升壓供電架構
，可程序的低落差電流來源以進行LED電流調節
，此部分依照VIN及LED順向電壓自動地轉換於同步降壓，同步升壓及Four-Switch降壓/升壓模式
，每個電流來源擁有各自獨立的控製回線
，並能調節電流於非常低的LED針腳電壓，以使電流流失達到最小。真正的LED切斷能藉由禁止電流來源輕易達成。四個LED電流來源(LED1至LED4)能以各自獨立的LED平行連接

，或係在一起以驅動一個單一高輸出LED。藉由將VOUT調節在最小電壓以保持讓所有電流源處在調節狀況
，使得整體效率達到最佳化。以其同部降壓-升壓電路架構
，「Torch」模式可在完全鋰電池及LED順向電壓範圍-一個20%至30%提升對於一般升壓架構方案，達到大於90%的效率。

如此零組件效能躍進之需求，在3Gwangluoshideshoujidexinyingyonggengguangfanerzhujianzengjia
，xingongnengjiangzaishichangzhongqianyinzhexindeyingxiang，liruneijianxiangjiyushanguangdengdezhengheshixiangjijiangzaixiaonengshangjinglikuaisudegaibian。zaiciqushixia

，gaoxiaonenglingzujianjiangshiyingduigexiangxinyingyongzhidianchixuhanglichongjizuixiaozhifangan
，manzushoujishejizhezhenduikuaisubianhuaxuqiuzhibenzhi。

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