#電源設計 #可攜式裝置照明 #LED驅動器 #升壓型穩壓器

【串聯OR並聯驅動 LED？同步升壓型 DC-DC 轉換器皆達陣！】

上一篇介紹過降壓型穩壓器，今天就來了解一下「升壓型」吧！

針對發光二極體 (LED) 定電流產生器所優化的同步升壓型 DC-DC 轉換器，具有精簡、高效率、頻率固定特性，可用於一顆或兩顆鹼性／鎳鉻／鎳氫電池供電環境，好處是可以少量外部元件便能驅動單顆 LED，或是多個紅外線、白光和 RGB (紅、綠、藍) LED。例如，將在 1 MHz 固定切換頻率下操作的純脈寬調變 (PWM) 裝置作為簡單 DC-DC 電流源升壓轉換器，可使用電阻設定需要的電流。

相較於鹼性電池，鎳氫和鎳鉻電池的額定電壓較低，因此提供的最大 LED 電流也較低。與所有 LED 電流驅動器一樣，對最大和最小負載電流也有一些限制；若選擇的 LED 電流強制採用大於裝置最大峰值電流的輸入電流，則 LED 電流將無法穩壓，並且會隨輸入電壓波動。電池還必須能供應轉換器所需要的電流量，將單電池 LED 驅動器作為定電流 LED 驅動器是最簡單的應用之一，其設定方式是修改偵測電阻的值來選擇電流，PWM調光的最大頻率受限於內部軟啟動。

用於「串聯」驅動兩個 LED 時，最大電壓會受限於過電壓保護。使用此保護機制時，可處理兩個低電壓 LED，如：遠端控制紅外線和紅光 LED，但不能處理白光和藍光高電壓 LED。若要利用最大輸出電流，可「並聯」低電流 LED，將轉換器的最大輸出電流除以 LED 電流額定值來決定 LED 的最多並聯數量，此外，每顆並聯的 LED 上需串接一個小阻抗的電阻來平均分配電流，適用於可攜式背光裝置之低功耗表面貼裝元件 (SMD) 電阻，排列成一行供 LCD 照明。

這種低成本、元件少的方法取代了對高電壓、定電流升壓轉換器之需求，後者可能需要大電感，並且會佔用較大的 PCB 空間。嵌入式系統 RGB LED 由三個 LED 組成，其共用一個陰極或陽極，可同時驅動或一次驅動一個以發出可見光譜的任何顏色。LED 的每種顏色都有一個不同的順向壓降，因此需要一個電流源來獨立驅動每個 LED。「多功能同步升壓型 DC-DC 轉換器」可作為高功耗 RGB LED 的電流源、也可作為微控制器 (MCU) 的電壓源，只要一顆 AA 電池即可供電。

延伸閱讀：
《適用於低壓啟動用途的 LED 升壓驅動器》
http://compotechasia.com/a/tech_applicati…/…/0328/41446.html
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#微芯科技Microchip #MCP1643

#智慧工廠 #智慧家庭 #無刷直流馬達BLDC #電機驅動器 #微控制器MCU #磁場導向控制FOC #變頻器VFD

【無編碼、無感測器驅動控制，一樣可實現節能！】

磁場導向控制 (Field-oriented Control, FOC) 是利用調整變頻器 (VFD) 的輸出頻率以及輸出電壓大小、角度，控制三相交流感應馬達或無刷直流 (BLDC) 馬達的輸出，可「個別控制」馬達的磁場及轉矩為其優點。

完全集成 FOC 演算法的三相無編碼、無感測器驅動器 (柵極驅動器)，可實現最佳效率和雜訊性能，讓設備可在靜止狀態、風車狀況甚至反向風車狀態下優化電機啟動性能——透過類比、脈寬調製 (PWM) 或時脈輸入控制馬達轉速 (RPM)，且能藉控制可選閉環速度，對「RPM／時脈頻率」進行編程，是吊扇、底座風扇、浴室排氣扇和家用電器風扇和幫浦的理想選擇。

延伸閱讀：
《AMT49406：無編碼、FOC 無感測器 BLDC 電機控制器》
https://www.allegromicro.com/…/…/BLDC-Drivers/AMT49406.aspx…

#朗格Allegro #QuietMotion #AMT49406

#電源設計 #絕緣柵雙極電晶體IGBT #金氧半場效電晶體MOSFET #氮化鎵GaN #碳化矽SiC #寬能隙Wide Band-gap #超接面super-junction #功率因數修正PFC #雙電晶體順向式TTF #邏輯鏈路控制LLC #準諧振返馳式拓樸 #返馳式充電器 #齊納二極體Zener diode

【超接面，通往寬能隙半導體製程的跳板】

開關式電源 (Switch Power) 旨在控制開通和關斷的時間點以維持穩定的輸出電壓，一般由脈衝寬度調變 (PWM) 控制 IC 和金氧半場效電晶體 (MOSFET) 構成，輕量、提高工作頻率的耐受度是主要方向；而如何在高壓功率元件獲得良好的崩潰電壓及導通電阻？向來是業界不斷精進的課題。在氮化鎵 (GaN)、碳化矽 (SiC) 等新一代寬能隙 (Wide Band-gap) 半導體材料未臻成熟前，借助高摻雜濃度的「超接面」(Super Junction，簡稱SJ) 結構，能有效優化上述兩項技術指標、達到節能目的，並突破矽 (Si) 材料極限，故成為新型高壓功率元件的新寵。

效能和價格固然是採購功率元件的基本準則，但電磁干擾 (EMI) 和射頻干擾 (RFI) 對於系統設計的影響亦不容小覷，否則善後工作會很棘手且耽誤開發時程，設計前應做全方位的考量。就系統角度而言，還須考慮週邊元件的適配度；例如，選用功率密度 (High Density) 高的元件，「扼流器」(Power Choke) 等被動元件的體積亦可隨之微縮。以伺服器為例，可連帶使整個電源模組、乃至機殼外型都更為輕薄，極大化利用有限的資料中心空間。若功率元件廠商能提供多種 RDS(ON) 導通電阻等級和不同封裝方式的「產品組合」，工程師也有更多選擇的可能性。

在功率因數修正 (PFC)、雙電晶體順向式 (TTF) 和其他硬切換拓樸中，擁有媲美 GaN 性能的 MOSFET，適合高功率開關模式電源 (SMPS) 應用，如：超大型資料中心、電信基地台、太陽能和工業等。此外，整合式本體二極體 (Body Diode) 確保低損耗續流功能，適用於馬達驅動、太陽能或焊接技術領域；而整合齊納二極體 (Zener diode) 的 MOSFET，具備更高的靜電放電 (ESD) 耐受性，可減少良率損失並改善組裝產能。除了導通電阻和損耗問題，封裝亦會關係到負載與電路板空間運用效率以及穩壓效果；溝槽式 MOSFET 模組平台和拓樸，動態損耗更低。

延伸閱讀：
《Infineon「超接面製程」為銜接GaN、SiC 材料作緩衝》
http://compotechasia.com/a/feature/2017/0615/35751.html
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