用于照明設(shè)備的高亮度LED驅(qū)動

隨著高亮LED效率的不斷提高，即流明/瓦特比的增加，越來越多的照明應(yīng)用開始選擇高亮度LED，例如汽車的外燈（日間行車燈，近光燈、遠光燈等）和普通照明設(shè)備等。LED生產(chǎn)廠家最近推出的高亮度LED的效率已經(jīng)超過80流明/瓦特，因此，在照明設(shè)備中可以利用LED替換傳統(tǒng)的鹵素燈，例如MR16聚光燈。從傳統(tǒng)的鹵素燈過渡到高亮度LED可以大大降低功耗，延長產(chǎn)品的使用壽命。按照市場調(diào)研公司Strategies Unlimited得出的結(jié)論，照明、背光及汽車應(yīng)用將是高亮LED市場在今后3～5年內(nèi)的主要增長動力，到2011年，整個市場規(guī)模將會達到90億美元。

線性驅(qū)動器

驅(qū)動HBLED的最佳方案是使用恒流源。實現(xiàn)恒流源的簡單電路是：用一個MOSFET與HBLED串聯(lián)，對HBLED的電流進行檢測并將其與基準電壓相比較，比較信號反饋到運算放大器，進而控制MOSFET的柵極。這種電路的如同一個理想的電流源，可以在正向電壓、電源電壓變化時保持固定的電流。目前，一些線性驅(qū)動芯片，例如MAX16806，如圖1所示，在芯片內(nèi)部集成了MOSFET和高精度電壓基準，能夠在不同照明裝置之間保持一致的亮度。

圖1. 350mA線性LED驅(qū)動器，無需µC或開關(guān)轉(zhuǎn)換器

線性驅(qū)動器相對于開關(guān)模式驅(qū)動器的優(yōu)點是：電路結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，因為沒有高頻開關(guān)，所以也不需要考慮EMI問題。線性驅(qū)動器的外圍元件少，可有效降低系統(tǒng)的整體成本，例如：MAX16806所要求的輸入電壓只需比LED總壓降高出1V。利用外部檢流電阻測量LED的電流，從而保證在輸入電壓和LED正向電壓變化時，MAX16806能夠輸出恒定的電流。

線性驅(qū)動器的功耗等于LED電流乘以內(nèi)部（或外部）無源器件的壓降。當LED電流或輸入電源電壓增大時，功耗也會增大，從而限制了線性驅(qū)動器的應(yīng)用。為了減少照明裝置的功耗，MAX16806對輸入電壓進行監(jiān)測，如果輸入電壓超過預(yù)先設(shè)定值，它將減小驅(qū)動電流以降低功耗。該項功能可以在某些應(yīng)用中避免使用開關(guān)電源，例如：汽車頂燈或日間行車燈等，這些應(yīng)用中通常會在出現(xiàn)不正常的高電池電壓時導(dǎo)致燈光熄滅。

開關(guān)型降壓驅(qū)動器

當輸入電壓遠遠高于LED的總壓降時，最好使用開關(guān)模式降壓驅(qū)動器，例如MAX16820，如圖2所示，它能使電源功耗降至最低，從而獲得較高的驅(qū)動器效率。

圖2. 2MHz降壓型、高亮度LED驅(qū)動器，采用高邊電流檢測

與一般HBLED驅(qū)動的Buck芯片不同，MAX16820采用滯回控制。沒有控制環(huán)路補償，從而簡化了設(shè)計，有助于減少外部器件數(shù)量。集成高壓電流檢測放大器，能夠工作在高達2MHz的開關(guān)頻率，有效降低電路板空間和器件數(shù)量，由此，MAX16820可理想用于絕大多數(shù)LED驅(qū)動，例如：基于MR16的高效LED、汽車前燈和尾燈等。

LED亮度調(diào)節(jié)

減小LED電流會降低LED亮度，其輸出光譜也將發(fā)生改變。在一些應(yīng)用中，不建議這樣使用。為了在不同亮度下保持相同的光譜，最好將電流保持在廠商規(guī)定的數(shù)值，然后以特定頻率或占空比對輸出電流進行斬波。為了避免視覺閃爍，頻率應(yīng)高于100Hz。調(diào)光幅度取決于LED驅(qū)動器所允許的最小周期。

大部分LED驅(qū)動器需要由微處理器或外部定時器產(chǎn)生亮度控制信號。MAX16806和MAX16831 LED驅(qū)動器則由內(nèi)部產(chǎn)生200Hz控制信號，用于LED PWM亮度控制；也可以利用外部PWM信號或模擬信號通過DIM引腳調(diào)節(jié)亮度。在一些應(yīng)用中，該功能的引入可以省去微處理器。

合理選擇HB LED驅(qū)動器必須理解具體LED照明裝置的要求，首先需要確定電參數(shù)，例如：輸入電壓、LED電流、LED正向?qū)妷阂约斑@些參數(shù)的變化范圍。安全性、EMI、熱管理、機械性能以及可以利用的電路板面積也是必須考慮的因素。線性驅(qū)動器比較適合要求低成本、低EMI的應(yīng)用。開關(guān)型驅(qū)動器則適用于大功率、高效率和寬輸入電壓范圍等應(yīng)用場合，但成本較高，必須考慮EMI問題。Maxim可以針對不同的HB LED應(yīng)用提供寬范圍的解決方案。