線性LED驅動器方案概覽及其典型應用

　　在眾多照明應用中，線性LED驅動器是首選的方案，因為它們相對簡單，易于設計，且使LED能夠以精確穩(wěn)流電流來驅動，而無論LED正向壓降或輸入電壓如何變化。由于驅動器是線性結構，它們必須匹配應用的功率耗散要求。安森美半導體提供電流范圍在10 mA到1 A之間的寬廣范圍線性LED驅動器方案，包括新穎的線性恒流穩(wěn)流器(CCR)方案及其它眾多線性驅動器方案。

　　針對低電流LED驅動的線性CCR及應用示例

　　在電流低于350 mA的許多低電流LED應用中，如汽車組合尾燈、霓紅燈替代、交通信號燈、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)壓器或是電阻來提供LED驅動方案。電阻用于限制LED串的電流，是成本最低的方案，易于設計，且沒有電磁兼容性問題。但是，使用電阻時，LED正向電流由電壓確定，在低電壓條件下，正向電流較低，會導致LED亮度不足，且在負載突降等瞬態(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，這在強調高低能耗的應用中尤為不利。此外，電阻方案也存在LED熱失控及篩選問題。線性穩(wěn)壓器方案的提供較佳的穩(wěn)流精度(±2%)，支持過功率自調節(jié)，也沒有EMI問題。這種方案的能效較低，成本適中。

　　客戶需要比普通線性穩(wěn)壓器經濟、但在性能上又比電阻高出許多的驅動方案。安森美半導體運用待批專利的自偏置晶體管(SBT)技術，結合自身超強的工藝控制能力，推出了新穎的LED驅動方案——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，在高輸入電壓時保護LED，使其免于過驅動，在低輸入電壓時提供更高亮度。得益于其恒流特性，客戶可以減少或消除不同供應商提供的不同LED的編碼成本，降系統(tǒng)總成本。CCR也無EMI問題，采用高功率密度封裝，并通過汽車行業(yè)AEC-Q101認證。

　　安森美半導體的CCR包含雙端固定輸出和三端可調節(jié)輸出兩種類型，電流等級分別涵蓋10至350 mA及20至160 mA，陽極-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LED。這系列CCR在電流流動前無電壓偏移，其快速導通/關閉特性提供寬范圍及精確的脈寬調制(PWM)調光能力。市場上沒有跟CCR一樣的“即插即用”器件，其它器件都需最低0.5 V的電壓導通，而不會像CCR一樣立即導通(見圖1左)。CCR能以外部雙極結晶體管(BJT)來提供精確的PWM調光(見圖1右)，典型PWM調光頻率是0.1到3 kHz，調光過程中并無色彩漂移，因為LED始終以優(yōu)化的電流導通。

　　圖1： 25 mA的CCR與競爭器件的Ireg-Vin曲線比較(左);CCR調光應用示例(右)。

　　CCR帶有負溫度系數(shù)(NTC)特性，在極端電壓和工作溫度下保護LED免受熱失控影響。CCR易于設計，適合高端(High-side)及低端(Low-side)應用(見圖2a)，不需外部元件，非常簡單，適合更寬的應用范圍;相比較而言，有些供應商提供跟安森美半導體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動器、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動，亦可驅動多串LED。

　　CCR還能用于驅動多串LED(見圖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CCR驅動多串LED的應用示例，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，加大故障風險。這種配置中較多功率耗散在單個CCR封裝之中。圖2c顯示的是多個CCR驅動多串LED，這種配置的保護性能最佳，既不需要匹配LED，某串LED故障對其它串也沒有影響，且功率在多個CCR封裝中耗散。

　　除了以單個CCR驅動單串或多串LED，還能并聯(lián)多個CCR來提供更大電流，驅動單串或多串LED。其中，使用三端可調節(jié)輸出CCR有助于滿足特定電流設置要求，可調節(jié)電阻能耗不到150 mW。 圖3：并聯(lián)多個CCR提供更大電流，驅動單串名多串LED。