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一場成功的演唱會不僅需要歌手或樂團運用音樂、歌聲觸動觀眾情感，還需要舞台燈光色彩的變化營造氣氛、融入情境，因此優質舞台燈具在大型展演活動中不可或缺。優質舞台燈具必須在調光過程中不閃爍、調光柔和平順以及具有多階顏色變化。這些要求歸納成為舞台燈具廠商測試LED驅動晶片的標準：低灰調光不閃爍、調光線性度佳以及16-Bit調光解析度。本文將說明聚積科技LED驅動架構SIMO以及SIMO架構的LED驅動晶片MBI6673如何滿足舞台燈廠商的三個測試標準。

LED驅動架構SIMO
簡單來說，MBI6673的SIMO架構是：使用單顆降壓控制驅動晶片、單電感組成的單一組降壓控制電路給予紅(R)、綠(G)、藍(B)、白(W)色LED燈啟動電壓，接著再利用四組並列調光(Shunt-dimming)控制通道對紅綠藍白色LED燈做個別調光，如圖1所示。

圖1. MBI6673 SIMO架構

滿足舞台燈廠商的三個測試標準
一、低灰調光不閃爍
低灰調光較容易發生閃爍的原因在於當調光頻率越來越高，通常大於5kHz以上，在低佔空比調光訊號的導通時間內，涵蓋不到一個完整的電感電流，這時調光訊號導通時間可能涵蓋電感電流波峰和波谷，因此瞬間流過LED燈的電感電流即忽大忽小，造成閃爍現象。SIMO架構的MBI6673同步輸入調光訊號和工作頻率，每次調光訊號發送至驅動晶片時，導通時間必定涵蓋到電感電流的波峰，因此MBI6673在低灰調光時不閃爍。

二、調光線性度佳
LED驅動晶片的調光線性度優良才能產生柔和平順的燈光。首先說明起灰時間跟調光線性度的關係。起灰時間指的是在固定調光訊號頻率下，LED驅動晶片導通調光訊號以點亮LED燈的時間；起灰時間越早，可調光的灰階分得越細，舉例來說：在調光頻率4 kHz條件下，MBI6673的起灰時間為50ns，此時MBI6673工作頻率為56 kHz (週期為17.6μs)，則可調光灰階有352階(352T)；由此可知，從0%至100%亮度有352階的灰階，表示MBI6673調光度十分線性。MBI6673起灰時間為50ns，是業界反應速度最快，也是調光線性度最佳的LED驅動晶片。

三、調光解析度為16-Bit
16-Bit調光解析度，意指舞台燈具必須混合出非常多種顏色。我們需瞭解那些物理因素對調光解析度影響重大：LED驅動晶片回應調光訊號的延遲時間(t_PD)決定了最大調光解析度、電感電流的上升時間(t_R)與下降時間(t_F)限制了調光解析度。提升調光解析度的關鍵在於降低後述兩個時間在調光訊號週期所佔的比例，包含：LED電流從零爬升至目標電流值所需時間(t_R)以及LED電流從目標電流值下降到零所需時間(t_F)；比例越低，調光解析度越高。

圖2. 調光延遲時間(t_PD)、上升時間(t_R)與下降時間(t_F)的時序圖

在LED開關式驅動晶片，調光方式有三種：1) PWM並列MOSFET(以下簡稱MOS)調光、2) PWM串列MOS調光、3)PWM主開關MOS調光。在固定調光頻率以及工作頻率條件下，依照可達到的調光深度排名，依序是：1) > 2) > 3)。調光深度最佳的方式：PWM並列MOS調光，其利用MOS非常快速的導通時間以及關閉時間，大幅降低t_R、t_F。MBI6673採用四個PWM並列調光通道，對紅、綠、藍、白色做快速且獨立調光，如圖3所示，因此可以將限制調光解析度因素t_R、t_F的影響降到最低；此外，藉著聚積科技傑出研發能力，大幅改善調光電路反應速度，縮短t_PD許多；因此，MBI6673調光解析度非常容易達到16-Bit。


圖3. PWM並列MOS調光的t_PD、t_R、t_F時序圖

SIMO架構MBI6673輕鬆跨越舞台燈客戶測試門檻：低灰調光不閃爍、優異的調光線性度以及16-Bit調光解析度。此外，MBI6673利用單顆MBI6673、單電感組成降壓型控制電路以及四個並列調光控制通道，獨立控制紅、綠、藍、白四色LED燈，協助客戶節省三個驅動晶片、三個電感、三個二極體以及三個MOS，大幅優化成本結構、簡化印刷電路板設計。若您的需求是卓越表現、成本優化和精簡印刷電路板設計，LED舞台燈驅動晶片MBI6673絕對是最佳選擇。