LED顯示屏與電力電子討論區

近年來各類電子產品常被要求縮小體積、節能、低價及高性能等等。因此隨著 LED 基本特性的改良，體積小、高發光效率、低溫及節能的特性，使得 LED 快速地成為各類照明設備的第一選擇。本文將以舞台燈應用為例，介紹 SIMO 架構的優點。 舞台燈應用場合對於光的表現要求非常高，例如高解析度，高調光線性度，高演色性及優秀的混光效果，因此舞台燈常用到 RGBW 四總顏色的 LED 。此原因導致舞台燈裡的 LED Driver 數量極多，也因此舞台燈的製造商在 LED Driver 的體積挑選上非常要求。傳統上 LED driver 如追求體積小，一般會選擇遲滯架構。遲滯型 Buck 控制方式簡易，因此僅需要五個零件即可，如下圖一所示。   圖一、遲滯 buck 架構示意圖 但此類 IC 在舞台燈應用仍有以下三個不足的地方，一、 Driver Board 總數過多，二、調光線性度不佳、三、調光解析度不足。 首先我們來討論 Driver Board 總數過多的問題，前面提到舞台燈會使用到 RGBW 四種顏色，假設今天的舞台燈有八組 RGBW ，那麼意味著此舞台燈需要用到 32 個 Driver Board ，因此即便是一片 Driver Board 僅需要五個零件的情況，也很難放置在一個燈具裡面。當然也有部分的舞台燈採用的是 RGBW 各自串聯，如此一來僅需要四組 Driver Board 即可，但如此一來就無法做到每個 LED 各自調光的效果，功能與價格的取捨全憑產品定位在此就不多加討論。 接著討論線性度不足的問題，遲滯 Buck IC 通常會有一個 DIM pin 用作於 PDIM 調光，當然有的 IC 的 DIM pin 也支援 ADIM 功能，但 ADIM 會有色偏問題，因此後面就不多加解釋 ADIM 的部分。 為何會說遲滯 Buck PDIM 線性度不足呢 ? 遲滯型 Buck 控制 LED 電流方式一般為控制在兩個區間之內，以下圖二為例子，假設 T1-T2 時間遠大於 T0-T1+T2-T3 ，則 ILED ≒ (ILED_H + ILED_L)/2 。 如果 PDIM 波形為 T4-T6 則 ILED ≠ (ILED_H + ILED_L)/2 ，而舞台燈一般要求的解析度為 1:1000 ，這意味著什麼呢 ? ...

隨著近年來攜帶性電子產品的盛行， 3C 產品體積微小化已是不可逆的趨勢。 Ceramic capacitors 其 Low ESR & High RMS current 的基本特性也使得電子產品可兼顧微小化且不需要犧牲產品壽命，也因此 Ceramic capacitors 的普及性越來越高。然相較於傳統常見的 Electrolytic capacitors ，使用 Ceramic capacitors 有可能導致輸入電壓突波的現象。此現象在使用電池搭配長電力線的產品尤其明顯，例如車用電子相關應用領域。         以下將透過一個簡單的車用 LED driver Board 系統示意圖來進行說明，下如圖一。圖一由左至右分別是是電池的簡易模型、電池到車燈的電力線、供電給車燈的開關及常見的 Buck LED driver 架構示意圖。其中電力線的部分請想像是有寄生電容及雜散電感的存在。當 SW 開啟瞬間可想像為車燈開啟瞬間，因此當車燈打開瞬間 LED Driver Board 的輸入電容 C IN 會被電池瞬間充電。因為充電路徑上有電感的緣故，因此在充電過程中會有震盪的現象，也因此假設系統原本為 12V 的電池，但在 LED Driver Board 的 C IN 上可能會出現電池電壓的 1.5 倍甚至 2 倍以上的電壓。 而後隨著 C IN 電壓的上升，最終 C IN 電壓將會等於電池電壓。 圖一、車用 LED driver Board 系統示意圖 突波電壓的產生，將導致 LED Driver Board 的可靠度下降，目前這類型問題有以下幾個常用的系統解法可以使用。 A: 增加輸入電容容值、 B: 輸入電容的類型從 Ceramic Capacitors 更換成 Electrolytic capacitors 、 C: 輸入串聯電阻、 D: 輸入端並聯 TVS 。其中 C & D 的系統示意圖如下圖二所示。其實透過上方對突波電壓生成的成因，即可理解到以上 A~C 的系統解法為何有效。然所有的系統解法都有其副作用，例如 : A: 增加輸入電容容值，很有可能就會有 PCB 空間與成本增加的副作用。 B: 從 Ceramic Capacitors 修...

在 100W 以內的應用條件下， Flyback 是一種具備許多優點的 SMPS 架構。例如 : 成本低、架構簡單、 isolated 或 non-isolated 、單輸入單輸出或多輸出應用。 然而產品降價是必然趨勢，因此如何提供更具備競爭優勢的產品給使用者，是每個產品都必須思考的問題。如果身為 IC design house 只是單純給客戶一個更低的價格，那將面臨的就是無止境的價格戰，因此本篇將討論如何透過降低 total bom cost 來避免無止境的價格戰。 傳統的 Flyback controller 架構如下圖一所示。其中包含有 A: initial startup circuit 、 B: Flyback Driver Power Mosfet 、 C: Pri-side snubber 、 D: Sec-side snubber 、 E: Feedback circuit 。根據圖一，我們可得知其中 A 、 B 、 E 的部分可以透過將其內建於 IC 內部，除可有效降低整體零件數以外也可以有效減少 PCB Layout 所需面積，藉此達到降低整體成本，因此圖二則是目前常見的低成本 Flyback 架構。 但這其中牽涉到專利問題以及製成的問題 ( HV startup circuit 、 primary-side regulator 、 Built-in Power Mosfet) ，在此不多加贅述。 圖一、傳統 Flyback 架構 圖二、 Low Cost Flyback 架構 然而此類產品在初問世時，推廣並不順利，原因在於傳統的 controller IC 即便缺貨，一般也都有類似的 IC 可以做 2nd source 以及把高壓 Mosfet build-in 在 IC 本體裡面，可靠度也是一個考量的點。因此許多系統廠一開始對此類的產品接受度並不高。然隨著 3C 產品的進展，低成本及縮小體積等要求下，此類產品目前已經是相當普遍的解決方案。 感謝您看到最後，若本內容有任何描述不清或者有需要修正的地方，還請不吝指教。