線性LED驅(qū)動(dòng)器方案概覽及其典型應(yīng)用

　　在眾多照明應(yīng)用中，線性LED驅(qū)動(dòng)器是首選的方案，因?yàn)樗鼈兿鄬?duì)簡(jiǎn)單，易于設(shè)計(jì)，且使LED能夠以精確穩(wěn)流電流來(lái)驅(qū)動(dòng)，而無(wú)論LED正向壓降或輸入電壓如何變化。由于驅(qū)動(dòng)器是線性結(jié)構(gòu)，它們必須匹配應(yīng)用的功率耗散要求。安森美半導(dǎo)體提供電流范圍在10 mA到1 A之間的寬廣范圍線性LED驅(qū)動(dòng)器方案，包括新穎的線性恒流穩(wěn)流器(CCR)方案及其它眾多線性驅(qū)動(dòng)器方案。

　　針對(duì)低電流LED驅(qū)動(dòng)的線性CCR及應(yīng)用示例

　　在電流低于350 mA的許多低電流LED應(yīng)用中，如汽車組合尾燈、霓紅燈替代、交通信號(hào)燈、大型顯示屏背光、建筑物裝飾光及指示器等，可以采用普通的線性穩(wěn)壓器或是電阻來(lái)提供LED驅(qū)動(dòng)方案。電阻用于限制LED串的電流，是成本最低的方案，易于設(shè)計(jì)，且沒(méi)有電磁兼容性問(wèn)題。但是，使用電阻時(shí)，LED正向電流由電壓確定，在低電壓條件下，正向電流較低，會(huì)導(dǎo)致LED亮度不足，且在負(fù)載突降等瞬態(tài)條件下，LED可能受損。電阻方案的能效也最低，不利于節(jié)能，這在強(qiáng)調(diào)高低能耗的應(yīng)用中尤為不利。此外，電阻方案也存在LED熱失控及篩選問(wèn)題。線性穩(wěn)壓器方案的提供較佳的穩(wěn)流精度(±2%)，支持過(guò)功率自調(diào)節(jié)，也沒(méi)有EMI問(wèn)題。這種方案的能效較低，成本適中。

　　客戶需要比普通線性穩(wěn)壓器經(jīng)濟(jì)、但在性能上又比電阻高出許多的驅(qū)動(dòng)方案。安森美半導(dǎo)體運(yùn)用待批專利的自偏置晶體管(SBT)技術(shù)，結(jié)合自身超強(qiáng)的工藝控制能力，推出了新穎的LED驅(qū)動(dòng)方案——NSI45系列線性恒流穩(wěn)流器(CCR)。與電阻相比，線性CCR在寬電壓范圍下亮度恒定，在高輸入電壓時(shí)保護(hù)LED，使其免于過(guò)驅(qū)動(dòng)，在低輸入電壓時(shí)提供更高亮度。得益于其恒流特性，客戶可以減少或消除不同供應(yīng)商提供的不同LED的編碼成本，降系統(tǒng)總成本。CCR也無(wú)EMI問(wèn)題，采用高功率密度封裝，并通過(guò)汽車行業(yè)AEC-Q101認(rèn)證。

　　安森美半導(dǎo)體的CCR包含雙端固定輸出和三端可調(diào)節(jié)輸出兩種類型，電流等級(jí)分別涵蓋10至350 mA及20至160 mA，陽(yáng)極-陰極最大電壓VAK分別為50 V和45 V。高VAK電壓幫助抑制浪涌，保護(hù)LED。這系列CCR在電流流動(dòng)前無(wú)電壓偏移，其快速導(dǎo)通/關(guān)閉特性提供寬范圍及精確的脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)光能力。市場(chǎng)上沒(méi)有跟CCR一樣的“即插即用”器件，其它器件都需最低0.5 V的電壓導(dǎo)通，而不會(huì)像CCR一樣立即導(dǎo)通(見(jiàn)圖1左)。CCR能以外部雙極結(jié)晶體管(BJT)來(lái)提供精確的PWM調(diào)光(見(jiàn)圖1右)，典型PWM調(diào)光頻率是0.1到3 kHz，調(diào)光過(guò)程中并無(wú)色彩漂移，因?yàn)長(zhǎng)ED始終以優(yōu)化的電流導(dǎo)通。

　　圖1： 25 mA的CCR與競(jìng)爭(zhēng)器件的Ireg-Vin曲線比較(左);CCR調(diào)光應(yīng)用示例(右)。

　　CCR帶有負(fù)溫度系數(shù)(NTC)特性，在極端電壓和工作溫度下保護(hù)LED免受熱失控影響。CCR易于設(shè)計(jì)，適合高端(High-side)及低端(Low-side)應(yīng)用(見(jiàn)圖2a)，不需外部元件，非常簡(jiǎn)單，適合更寬的應(yīng)用范圍;相比較而言，有些供應(yīng)商提供跟安森美半導(dǎo)體CCR類似的功能或性能，但需要額外的外部元件、不能配置為高端或低端驅(qū)動(dòng)器、封裝不同或是熱可靠性較遜。

　　圖2：CCR可靈活用于高端或低端驅(qū)動(dòng)，亦可驅(qū)動(dòng)多串LED。

　　CCR還能用于驅(qū)動(dòng)多串LED(見(jiàn)圖2b和2c)，同樣是既可用于高端，也可用于低端。圖2b顯示的是單個(gè)CCR驅(qū)動(dòng)多串LED的應(yīng)用示例，這種配置的成本最低，但不同LED的正向壓降必須匹配，且某串LED故障則其它串LED的電流增加，加大故障風(fēng)險(xiǎn)。這種配置中較多功率耗散在單個(gè)CCR封裝之中。圖2c顯示的是多個(gè)CCR驅(qū)動(dòng)多串LED，這種配置的保護(hù)性能最佳，既不需要匹配LED，某串LED故障對(duì)其它串也沒(méi)有影響，且功率在多個(gè)CCR封裝中耗散。

　　除了以單個(gè)CCR驅(qū)動(dòng)單串或多串LED，還能并聯(lián)多個(gè)CCR來(lái)提供更大電流，驅(qū)動(dòng)單串或多串LED。其中，使用三端可調(diào)節(jié)輸出CCR有助于滿足特定電流設(shè)置要求，可調(diào)節(jié)電阻能耗不到150 mW。 圖3：并聯(lián)多個(gè)CCR提供更大電流，驅(qū)動(dòng)單串名多串LED。