LED照明驅(qū)動市場現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展趨勢

安森美半導體的NCP1014LEDGTGEVB評估板可驅(qū)動1至8顆大功率高亮度LED。該設(shè)計基于集成了帶內(nèi)部限流功能的高壓電源開關(guān)的緊湊型固定頻率脈寬調(diào)制(PWM)轉(zhuǎn)換器NCP1014構(gòu)建。由于NCP1014采用固定頻率工作，電流不能上升到高于某個特定點；導通時間的限制使輸入電流將跟隨輸入電壓的波形，從而提供更高的功率因數(shù)。評估板電路圖見圖2。

圖2NCP1014LEDGTGEVB電路圖

2，8W至25W方案(無PFC及有PFC)

在8W至25WAC-DCLED照明應用中，一種方案不要求功率因數(shù)校正(PFC)，另一種需要符合“能源之星”固態(tài)照明(SSL)規(guī)范規(guī)定的強PFC要求。該標準適用于一系列特定產(chǎn)品，如嵌燈、櫥柜燈及臺燈，其中，住宅應用的LED驅(qū)動器功率因數(shù)須大于0.7，商業(yè)應用須大于0.9。

不需要PFC的8W至25WAC-DCLED照明的典型應用如PAR30、PAR38和嵌燈。這類應用的輸入電壓要求為85至135Vac或185至264Vac，能效要求大于80%，提供短路保護及開路保護等特性，恒流輸出電流為350mA、700mA及1A等。為此，可以采用安森美半導體的NCP1028或NCP1351。NCP1028是一款增強型單片開關(guān)控制IC，提供800mA峰值電流，還提供過功率保護、內(nèi)置斜坡補償及輸入欠壓保護等特性，適合在通用寬電源輸入應用中提供幾瓦至15W的輸出功率。

圖3基于NCP1028和NCP1351的8-15/25WAC-DCLED照明方案（無PFC）

要求PFC的8W至25WAC-DCLED照明的典型應用同上，輸入電壓規(guī)格為90至264Vac，其他指標與不需要PFC的應用相同，而功率因數(shù)要求高于0.9。這類應用適合采用安森美半導體的NCL30000單段式功率因數(shù)校正LED驅(qū)動器。單段式拓撲結(jié)構(gòu)無需專用PFC升壓段，減少了元器件數(shù)量，降低了系統(tǒng)總成本。NCL30000滿足IECC類諧波含量要求，可直接驅(qū)動LED，具備精確恒流輸出控制，在5W至15W較低輸出功率時能效高于80%，典型能效高于83%，并支持TRIAC等現(xiàn)有調(diào)光方案。

圖4基于NCL30000的8-25WAC-DCLED照明方案（有PFC）

3，50W至200W方案

功率高于50W的AC-DCLED應用廣泛用于街道照明及大功率區(qū)域照明。其輸入電壓規(guī)格為90至264Vac，功率因數(shù)高于0.9，能效大于85%，提供短路及過壓保護，恒流輸出為350mA、700mA和1A。此類應用可以采用單段式PFCLED驅(qū)動器NCL30001、CrMPFC+QRPWM驅(qū)動器NCP1607+NCP1377，以及CrMPFC+LLCPWM驅(qū)動器NCP1607+NCP1397或NCP1392/3，以滿足不同需求。

圖5基于NCL30001的40-150WAC-DCLED照明方案

4，便攜設(shè)備及液晶電視LED背光方案

隨著LED性能及成本的改善，現(xiàn)在LED被廣泛應用在便攜設(shè)備和大尺寸LCD背光中。便攜應用要求延長電池使用時間，減小占板面積和高度。安森美半導體的多種低壓便攜產(chǎn)品背光應用LED驅(qū)動器方案可用于線性、電感型及電荷泵型等不同拓撲結(jié)構(gòu)。其中，電感型方案總能效最佳，電荷泵型方案的占板面積和高度最小，線性驅(qū)動器則適合簡單背光應用。

安森美半導體的CAT3200、NCP5602、NCP5612、NCP5623、CAT3606、CAT3616、CAT3626、CAT3603、CAT3604、CAT3614、NCP5603等支持電荷泵方案的不同調(diào)光型產(chǎn)品，如單模、雙模、三模或四模方案等。以NCP5623為例，這是一款高能效LED驅(qū)動器，帶有I2C接口，內(nèi)置漸進調(diào)光功能，特別適用于驅(qū)動手機等便攜產(chǎn)品的RGBLED裝飾光和增強型LCD背光。它可實現(xiàn)94%峰值能效和低于1微安的待機電流，將便攜設(shè)備電池工作時間延至最長。該器件封裝極小，僅需4個無源元件，并具備短路和過壓保護功能。

采用NCP1397和CAT4026的46英寸液晶電視背光方案由LED背光轉(zhuǎn)換器(NCP1397等器件)和LED控制器(CAT4026等器件)組成。安森美半導體的NCP1397初級端控制器配合帶正向電壓監(jiān)測功能的6通道線性LED驅(qū)動器CAT4026等器件，支持低高度LED背光液晶電視設(shè)計，使電路板上高度低于8mm，總高度低于12.5mm，還可以很好地處理寬范圍調(diào)光、散熱、故障保護等問題，使電源設(shè)計挑戰(zhàn)迎刃而解。

CAT4026是應用于大尺寸側(cè)光式LED背光液晶電視的多通道線性LED驅(qū)動器的高性價比方案，可以單顆IC支持6通道，且易于分級為多達12個或18個通道(相應采用2個或3個控制器)，目標能效高于90%，典型能效達94%。此外，該驅(qū)動器還提供正向電壓監(jiān)測功能，可以限制總體功耗；還能為LED開路及過多LED短路等不同LED串故障提供保護。

圖6基于CAT4026的液晶電視LED背光方案

5，汽車照明LED驅(qū)動方案

LED在汽車照明中的應用多種多樣，不同應用對LED電流的要求又各不相同，故需要結(jié)合具體應用要求，選擇適合的LED驅(qū)動器方案。

安森美半導體針對LED汽車前照燈系統(tǒng)開發(fā)了NCV78663電源鎮(zhèn)流器及雙LED驅(qū)動器。NCV78663是先進的高可靠性、高能效的系統(tǒng)級芯片(SoC)LED驅(qū)動器，支持達2A電流，提供高于90%的總能效，驅(qū)動高達60V電壓的多串LED，能以PWM調(diào)光維持色溫及控制平均電流，使設(shè)計人員能夠以一顆高集成度的SoC控制遠光燈及近光燈、日間行車燈、轉(zhuǎn)向指示燈及霧燈，所需外部元件極少。這器件通過SPI接口與外部微控制器通信，在上電后動態(tài)地控制系統(tǒng)參數(shù)、檢測LED工作狀態(tài)并反饋診斷信息。圖4顯示的是NCV78663在先進的汽車前照燈應用中的電路圖。

圖7基于NCV78663的汽車LED前照燈應用電路圖

此外，安森美半導體針對尾燈、方向燈、剎車燈及車頂燈等系統(tǒng)的驅(qū)動器主要有NUD4001及NUD4011線性LED驅(qū)動器。這兩款器件的設(shè)計均用于在交流-直流應用中替代分立方案，設(shè)計人員能夠利用外部電阻針對不同LED陣列設(shè)置驅(qū)動電流。不同的是，NUD4001適合于5V、12V或24V的低壓應用，而NUD4011則最高支持200V電壓。圖5是用NUD4001器件驅(qū)動一個200mA的LED的車廂頂燈電路。

圖8：用NUD4001器件驅(qū)動一個200mA的LED