解析手机与PDA应用中新型的LED照明驱动电路

间间隔以步阶方式逐步放大到20mA，同样地，在关机时则采用相反的动作逐步降低，透过微处理器的帮助，可利用将具备不同频率的PWM讯号送到LED驱动电路的启动接脚来实现这种效果，以特定时间间隔将LED电流用多重步阶的方式加大或降低，不过这个方法却有耗费即时处理器资源的缺点，因此在如NCP5602与NCP5612等LED驱动晶片产品上就将这个功能内建在晶片中（图1）。

　　图1：典型的2颗LED式充电泵驱动器应用

　　这些驱动晶片需要两个飞驰电容、输出与输入电容以及一个用来控制最高输出电流的电阻（R1），渐进式亮度变化控制指令则由处理器透过I2C连接埠或输出入接脚送到驱动晶片，指令本身应该包含起始与最终电流大小以及亮度变化的时间间隔。

　　当应用在RGB LED上时，这样的功能就能用来产生情境式的照明效果，藉由每个RGB LED各自拥有的32个明暗步阶，像NCP5623这类的LED驱动晶片就可达到32，768种色彩变化，透过这种明暗步阶以及内建的对数演算法，可创造出对眼睛来说相当平顺且线性化的色彩变化，RGBLED驱动电路包含用来调整3颗LED输出电流的独立控制PWM电流源，以产生所需的色彩输出（见图2）。

　　图2：具备I2C控制介面的典型RGB LED驱动晶片应用

　　由于每个电流输出的时序与电流大小都可以独立控制调整，因此能使用白光或带有色彩的LED来表现不同发光模式得到装饰或指示用途的输出，部分具备音讯输入的电路还能让彩色LED搭配内部MP3或和弦铃声的不同频带同步动作。

　　ICON模式您是否曾经尝试在黑暗的环境中观看手机的时间，这时明亮背光与黑暗环境间的强烈对比对眼睛来说相当不舒服，这也是为何会有‘ICON模式’设计，可在待机模式下以微小的电流点亮外部LCD面板来显示时间或特别定义的影像，不过如果这必须透过PWM明暗控制来达成，那么处理器就心须在整个待机模式下产生一个连续的低频PWM讯号，在NCP5602中，这个功能采用硬体方式实现，并能透过如表1中的数位指令启动。

　　表1：NCP5602的I2C内部暂存器位元安排

　　由处理器送到驱动晶片资料位元组中的B5代表了ICON模式的状态，当B5为LOW时，表示使用的是正常背光模式，每个LED的电流可以在0mA到最大30mA间调整，当B5为HIGH时，就会启动ICON模式，且只会将450μA的电流送到所连接两颗LED之一，在这个元件中ICON模式的电流值为固定值，但在类似元件NCP5612上，这个电流则可透过单线式通讯协议来控制。

　　线性稳压器/电流源方案在使用具备约3.3V较低前向电压的丛集式LED时，可选择线性稳压器来提供驱动电流。与切换式转换器比较，线性稳压器具备较低成本及较低的电磁干扰，因为线性稳压器只需在驱动晶片的周边加入几颗电阻，同时无需使用切换式元件，但这类解决方案的缺点是较窄的有效电池电压运作范围，图4显示了使用NUD4301低压降线性稳压器做为两颗LED驱动电路的情况，依标准0.2V压降以及3.3V的LED前向电压考虑，稳压器将在电池电压低于3.5V时离开稳压模式并进入饱和模式，这将造成稳压器输出电流大幅下滑同时LED亮度开始变暗，不过如果最低电池电压是在可接受的范围，那么线性稳压器还是小型LCD面板最具成本效益的背光解决方案。

　　图4：采用线性稳压器NUD4301做为推动小型LCD面板背光的两颗LED驱动电路

　　行动照明应用

　　临时照明手机所提供的LED照明功能普遍被认为是相当精妙的设计，这可以由许多手电筒现在都由数颗低功率LED组成，并透过20mA到60mA较低电流推动的趋势看出，这类照明可做为可携式手电筒，但它微弱的照明强度对支援黑暗环境下的摄影不足够，事实上必须要有一个或更多的高功率LED才能支援1公尺或更远的拍摄照明，阻碍工程师加入高功率LED的主要原因还是成本，目前量产的高功率LED主要仰赖全球5大制造商供应，不过在台湾与韩国制造商的功率LED产能逐渐开出后，预料单价将开始下滑，同时驱动电路的成本也会随量产而下降。

单颗高功率闪光灯驱动电路升压式转换器是支援高功率LED中最高达4.9V前向电压的必备条件，但就算是相同的LED晶片，前向电压在不同条件下也会有所不同，当LED温度上升时，前向电压可能会滑落到低于输入电池电压，因此就需要降压式转换器，技术上来说，升降压转换器是推动单颗高功率LED的最佳方案，不过这类驱动晶片通常成本较高，同时也需搭配会提高成本与体积的外部电感。升降压转换器的优点则在于较高的整体效率，主要原因是完全使用了电池的能量，同时能够提供超过1A甚至更高的超高输出电流，新推出的高电流充电泵驱动电路是升降压转换器的一种低