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duLED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LEDdulidedianliukongzhi，buguanzainazhongzhuangkuang
，cidianliukongzhidianluyingjinkenengdijiangkuazaidianliujiancedianzushangdedianyajiangkongzhidaozuixiao
，erxiangjidengguangyingyongdelingyigefuzayinsushikejianguangdecunzai
，zheshiyouyigezaishunxiangdianliujiangdaoweianpeijishushigaodianliuLED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LED順(shun)向(xiang)電(dian)壓(ya)通(tong)常(chang)低(di)於(yu)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)許(xu)多(duo)，即(ji)使(shi)在(zai)最(zui)佳(jia)情(qing)況(kuang)下(xia)，相(xiang)對(dui)於(yu)一(yi)個(ge)降(jiang)壓(ya)或(huo)全(quan)橋(qiao)式(shi)架(jia)構(gou)而(er)言(yan)，升(sheng)壓(ya)架(jia)構(gou)效(xiao)率(lv)也(ye)不(bu)佳(jia)。此(ci)外(wai)，由(you)於(yu)升(sheng)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)器(qi)無(wu)法(fa)控(kong)製(zhi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)低(di)於(yu)VIN
，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(ying)IC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3G網wang絡luo使shi得de手shou機ji的de新xin應ying用yong更geng廣guang泛fan而er逐zhu漸jian增zeng加jia，新xin功gong能neng將jiang在zai市shi場chang中zhong牽qian引yin著zhe新xin的de影ying響xiang，例li如ru內nei建jian相xiang機ji與yu閃shan光guang燈deng的de整zheng合he式shi相xiang機ji將jiang在zai效xiao能neng上shang經jing曆li快kuai速su的de改gai變bian。在zai此ci趨qu勢shi下xia，高gao效xiao能neng零ling組zu件jian將jiang是shi應ying對dui各ge項xiang新xin應ying用yong之zhi電dian池chi續xu航hang力li衝chong擊ji最zui小xiao之zhi方fang案an，滿man足zu手shou機ji設she計ji者zhe針zhen對dui快kuai速su變bian化hua需xu求qiu之zhi本ben質zhi。

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