中心議題：

• 探析利用反相升降壓拓樸調節 LED 電流
• 學習利用恒定、穩壓電流的驅動器

解決方案：

• 利用負輸出電壓調節恒定 LED 電流
• 利用PWM驅 高效地控製 LED 電流

 
若需控製LED 亮度

，就必須具備能夠提供恒定
、穩壓電流的驅動器。而要達到此目標

，驅動器拓樸必須能產生足夠的輸出電壓來順向偏置 LED。那麽當輸入和輸出電壓範圍重疊時，設計人員又該如何選擇呢？轉換器有時可能需要逐漸降低輸入電壓，但有時也可能需要升高輸出電壓。以上情況通常出現在那些具有大範圍"髒" (dirty) 輸入功率來源的應用中，例如車載係統。在這種降壓/升壓的操作中，幾種拓樸可以達到較好的效果

，像是 SEPIC 或huo四si次ci切qie換huan升sheng降jiang壓ya拓tuo樸pu。這zhe些xie拓tuo樸pu一yi般ban需xu要yao大da量liang的de元yuan件jian
，設she計ji的de材cai料liao成cheng本ben也ye因yin而er增zeng加jia。但dan由you於yu它ta們men可ke提ti供gong正zheng輸shu出chu電dian壓ya，因yin此ci設she計ji人ren員yuan通tong常chang視shi其qi為wei可ke接jie受shou的de方fang案an。不bu過guo負fu輸shu出chu電dian壓ya轉zhuan換huan器qi也ye是shi另ling一yi種zhong不bu該gai被bei忽hu略lve的de替ti代dai解jie決jue方fang案an。

圖 1 顯示在恒定電流配置中驅動 3 個 LED 的(de)反(fan)相(xiang)升(sheng)降(jiang)壓(ya)電(dian)路(lu)示(shi)意(yi)圖(tu)。該(gai)電(dian)路(lu)擁(yong)有(you)諸(zhu)多(duo)優(you)點(dian)。首(shou)先(xian)，它(ta)使(shi)用(yong)了(le)標(biao)準(zhun)降(jiang)壓(ya)控(kong)製(zhi)器(qi)，不(bu)但(dan)能(neng)將(jiang)成(cheng)本(ben)降(jiang)到(dao)最(zui)低(di)，並(bing)有(you)助(zhu)於(yu)所(suo)有(you)係(xi)統(tong)級(ji)的(de)再(zai)利(li)用(yong)。如(ru)果(guo)需(xu)要(yao)，設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)也(ye)可(ke)以(yi)輕(qing)鬆(song)改(gai)造(zao)該(gai)電(dian)路(lu)以(yi)利(li)用(yong)整(zheng)合(he)型(xing) FET 降jiang壓ya控kong製zhi器qi或huo同tong步bu降jiang壓ya拓tuo樸pu來lai提ti升sheng效xiao率lv。這zhe種zhong拓tuo樸pu使shi用yong的de功gong率lv級ji元yuan件jian數shu目mu與yu簡jian易yi降jiang壓ya轉zhuan換huan器qi相xiang同tong
，因yin此ci可ke將jiang切qie換huan穩wen壓ya器qi的de元yuan件jian數shu降jiang至zhi最zui低di，同tong時shi達da到dao相xiang對dui於yu其qi他ta拓tuo樸pu的de最zui低di總zong體ti成cheng本ben。由you於yu LED 本身的輸出為光線，就係統級而言 LED 因受到負電壓而產生偏壓並不會造成影響
，跟正電壓的情況不同
，也因此使其成為一種值得考慮的電路設計。
LED 電流的調節是透過感應感測電阻 R1 兩(liang)端(duan)的(de)電(dian)壓(ya)並(bing)將(jiang)其(qi)用(yong)作(zuo)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)的(de)反(fan)饋(kui)。控(kong)製(zhi)器(qi)接(jie)地(di)接(jie)腳(jiao)必(bi)須(xu)為(wei)負(fu)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)的(de)參(can)考(kao)電(dian)壓(ya)，以(yi)便(bian)讓(rang)該(gai)直(zhi)接(jie)反(fan)饋(kui)正(zheng)常(chang)運(yun)作(zuo)。如(ru)果(guo)控(kong)製(zhi)器(qi)為(wei)係(xi)統(tong)接(jie)地(di)的(de)參(can)考(kao)電(dian)壓(ya)
，則(ze)需(xu)要(yao)一(yi)個(ge)電(dian)平(ping)移(yi)位(wei)電(dian)路(lu)。這(zhe)種(zhong)"負接地"對電路構成了一些限製。功率 MOSFET、二極體和控製器的額定電壓必須高於輸入與輸出電壓的總和。

其次，從外部連接控製器 (例如致能) 需(xu)要(yao)將(jiang)訊(xun)號(hao)從(cong)係(xi)統(tong)接(jie)地(di)到(dao)控(kong)製(zhi)器(qi)接(jie)地(di)進(jin)行(xing)電(dian)平(ping)移(yi)位(wei)
，因(yin)此(ci)需(xu)要(yao)更(geng)多(duo)的(de)元(yuan)件(jian)。單(dan)就(jiu)這(zhe)個(ge)原(yuan)因(yin)而(er)言(yan)，消(xiao)除(chu)或(huo)將(jiang)不(bu)必(bi)要(yao)的(de)外(wai)部(bu)控(kong)製(zhi)減(jian)至(zhi)最(zui)低(di)是(shi)最(zui)好(hao)的(de)辦(ban)法(fa)。

最後相較於四次切換的升降壓拓樸，反相升降壓拓樸中的功率裝置會受到額外的電壓和電流壓力，進而降低了相關效率，但該效率與 SEPIC 相當。即便如此，這種電路還是能夠達到 89% 的效率。藉由該電路的完全同步化，效率還可以再提高 2%～3%。
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透過軟啟動電容器 C5 的短路快速地開/關轉換器
，是調節 LED 亮度一種簡單的方法。圖 2 顯示了 PWM 輸入訊號和實際的 LED 電流。這種 PWM 亮度調節方法較為有效
，因為轉換器關閉並且在 SS 接(jie)腳(jiao)短(duan)路(lu)時(shi)僅(jin)消(xiao)耗(hao)極(ji)少(shao)的(de)功(gong)率(lv)。但(dan)是(shi)這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)也(ye)相(xiang)對(dui)較(jiao)慢(man)，因(yin)為(wei)轉(zhuan)換(huan)器(qi)每(mei)次(ci)開(kai)啟(qi)時(shi)都(dou)必(bi)須(xu)以(yi)一(yi)種(zhong)可(ke)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)逐(zhu)漸(jian)升(sheng)高(gao)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)，進(jin)而(er)在(zai)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)上(shang)升(sheng)以(yi)前(qian)產(chan)生(sheng)一(yi)個(ge)非(fei)線(xian)性(xing)、有限的停滯時間 (dead-time)。同時，這也將開啟時間的最小負載周期降低至 10%-20%。在一些不要求高速和 100% PWM 調節的 LED 應用中
，這種方法或許就已足夠。

這種反相升降壓電路為工程師提供了另一種驅動 LED的方法。低成本降壓控製器的使用以及較少的元件數量使其成為替代高複雜度拓樸的一種理想方法。