LED照明驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

安森美半導(dǎo)體的NCP1014LEDGTGEVB評(píng)估板可驅(qū)動(dòng)1至8顆大功率高亮度LED。該設(shè)計(jì)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(gè)特定點(diǎn)；導(dǎo)通時(shí)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(píng)估板電路圖見圖2。

圖2NCP1014LEDGTGEVB電路圖

2，8W至25W方案(無(wú)PFC及有PFC)

在8W至25WAC-DCLED照明應(yīng)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(qiáng)PFC要求。該標(biāo)準(zhǔn)適用于一系列特定產(chǎn)品，如嵌燈、櫥柜燈及臺(tái)燈，其中，住宅應(yīng)用的LED驅(qū)動(dòng)器功率因數(shù)須大于0.7，商業(yè)應(yīng)用須大于0.9。

不需要PFC的8W至25WAC-DCLED照明的典型應(yīng)用如PAR30、PAR38和嵌燈。這類應(yīng)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(hù)及開路保護(hù)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(dǎo)體的NCP1028或NCP1351。NCP1028是一款增強(qiáng)型單片開關(guān)控制IC，提供800mA峰值電流，還提供過(guò)功率保護(hù)、內(nèi)置斜坡補(bǔ)償及輸入欠壓保護(hù)等特性，適合在通用寬電源輸入應(yīng)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(wú)PFC）

要求PFC的8W至25WAC-DCLED照明的典型應(yīng)用同上，輸入電壓規(guī)格為90至264Vac，其他指標(biāo)與不需要PFC的應(yīng)用相同，而功率因數(shù)要求高于0.9。這類應(yīng)用適合采用安森美半導(dǎo)體的NCL30000單段式功率因數(shù)校正LED驅(qū)動(dòng)器。單段式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無(wú)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(dòng)LED，具備精確恒流輸出控制，在5W至15W較低輸出功率時(shí)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(yīng)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(guò)壓保護(hù)，恒流輸出為350mA、700mA和1A。此類應(yīng)用可以采用單段式PFCLED驅(qū)動(dòng)器NCL30001、CrMPFC+QRPWM驅(qū)動(dòng)器NCP1607+NCP1377，以及CrMPFC+LLCPWM驅(qū)動(dòng)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(yīng)用在便攜設(shè)備和大尺寸LCD背光中。便攜應(yīng)用要求延長(zhǎng)電池使用時(shí)間，減小占板面積和高度。安森美半導(dǎo)體的多種低壓便攜產(chǎn)品背光應(yīng)用LED驅(qū)動(dòng)器方案可用于線性、電感型及電荷泵型等不同拓?fù)浣Y(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(dòng)器則適合簡(jiǎn)單背光應(yīng)用。

安森美半導(dǎo)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?；蛩哪７桨傅?。以NCP5623為例，這是一款高能效LED驅(qū)動(dòng)器，帶有I2C接口，內(nèi)置漸進(jìn)調(diào)光功能，特別適用于驅(qū)動(dòng)手機(jī)等便攜產(chǎn)品的RGBLED裝飾光和增強(qiáng)型LCD背光。它可實(shí)現(xiàn)94%峰值能效和低于1微安的待機(jī)電流，將便攜設(shè)備電池工作時(shí)間延至最長(zhǎng)。該器件封裝極小，僅需4個(gè)無(wú)源元件，并具備短路和過(guò)壓保護(hù)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(dǎo)體的NCP1397初級(jí)端控制器配合帶正向電壓監(jiān)測(cè)功能的6通道線性LED驅(qū)動(dòng)器CAT4026等器件，支持低高度LED背光液晶電視設(shè)計(jì)，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(hù)等問題，使電源設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)迎刃而解。

CAT4026是應(yīng)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(dòng)器的高性價(jià)比方案，可以單顆IC支持6通道，且易于分級(jí)為多達(dá)12個(gè)或18個(gè)通道(相應(yīng)采用2個(gè)或3個(gè)控制器)，目標(biāo)能效高于90%，典型能效達(dá)94%。此外，該驅(qū)動(dòng)器還提供正向電壓監(jiān)測(cè)功能，可以限制總體功耗；還能為L(zhǎng)ED開路及過(guò)多LED短路等不同LED串故障提供保護(hù)。

圖6基于CAT4026的液晶電視LED背光方案

5，汽車照明LED驅(qū)動(dòng)方案

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

安森美半導(dǎo)體針對(duì)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(dòng)器。NCV78663是先進(jìn)的高可靠性、高能效的系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)LED驅(qū)動(dòng)器，支持達(dá)2A電流，提供高于90%的總能效，驅(qū)動(dòng)高達(dá)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(jì)人員能夠以一顆高集成度的SoC控制遠(yuǎn)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(guò)SPI接口與外部微控制器通信，在上電后動(dòng)態(tài)地控制系統(tǒng)參數(shù)、檢測(cè)LED工作狀態(tài)并反饋診斷信息。圖4顯示的是NCV78663在先進(jìn)的汽車前照燈應(yīng)用中的電路圖。

圖7基于NCV78663的汽車LED前照燈應(yīng)用電路圖

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

圖8：用NUD4001器件驅(qū)動(dòng)一個(gè)200mA的LED