發(fā)光二極管(LED)光輸出持續(xù)提升，彩色及白光高亮度LED應(yīng)用已擴展至全新的市場領(lǐng)域。LED已開始替代白熾燈、熒光燈，用于汽車、涵蓋智能手機到液晶電視的消費電子、建筑物照明及通用照明等應(yīng)用。未來，LED將繼續(xù)以其可編程能力和靈活性及創(chuàng)新的固態(tài)照明(SSL)方案改變照明市場。

 

LED是低壓器件，根據(jù)色彩及電流不同，LED正向電壓可介于2V至4.5V之間，并以恒定電流驅(qū)動，以確保所要求光強度和色彩。這要求電源轉(zhuǎn)換及控制方案連接不同電源，甚至是電池。安森美半導(dǎo)體分別為低壓便攜式和中壓LED通用照明提供優(yōu)化的驅(qū)動器方案，以滿足不同應(yīng)用的照明需求。

 

低壓便攜LED驅(qū)動器拓撲及安森美半導(dǎo)體解決方案

小型彩色LCD面板、鍵盤及指示燈背光廣泛采用白光LED及RGB三色LED。智能手機及數(shù)碼相機則采用高亮度LED作閃光光源。這些應(yīng)用要求能將電池使用時間延至較長并將PCB面積和高度減至較小。安森美半導(dǎo)體提供使用線性、電感及電荷泵拓撲的各種方案。電感型方案總能效較佳；電荷泵方案使用低高度陶瓷電容，空間及高度較小；線性方案很適合彩色指示燈及簡單背光應(yīng)用。

 

1)電感升壓及降壓拓撲方案

針對驅(qū)動低電壓便攜式設(shè)備背光和電筒/閃光應(yīng)用的白光LED，安森美半導(dǎo)體提供采用PWM調(diào)光的不同產(chǎn)品。升壓產(chǎn)品的輸出電流從20 mA到800 mA，包括CAT37、CAT32、CAT4238、CAT4237、CAT4238、LV52204、LV52206、CAT4137、NCP5005、CAT4139、CAT4240和、NCP1422。電感降壓產(chǎn)品NCP1529的輸出電流為1 A。

 

圖1：電感升壓拓撲

 

例如，LV52204是應(yīng)用于智能手機的單通道高壓及高能效LED背光升壓驅(qū)動器IC，輸入電壓為2.7 V至5.5 V，提供40 V輸出電壓并控制10顆LED。其引腳與市場上流行產(chǎn)品兼容，可輕易替代。

 

2)電荷泵拓撲方案

安森美半導(dǎo)體擁有專利的四模(Quad-Mode®)自適應(yīng)分數(shù)型電荷泵方案，可提供電感型LED驅(qū)動器的高能效水平，去掉了高厚度電感及有害的電磁干擾(EMI)。四模架構(gòu)增加了第4種工作模式(1.33倍)，無需額外電容，能效提高10%，封裝尺寸減小65%。

 

圖2：電荷泵拓撲

 

針對LCD背光、LED閃光/電筒和指示器，安森美半導(dǎo)體提供總輸出電流10至192 mA的多種電荷泵/白光和RGB LED驅(qū)動器產(chǎn)品，包括NCP1840、CAT3606、CAT3616、CAT3626、CAT3636、AT3637、CAT3649、CAT3604A、CAT3604V、CAT3614、CAT3644、NCP5623B/C、CAT3643、CAT3647、CAT3612、CAT3224(4閃光燈，400 mA電筒)、NCP5612、CAT3661、NCP5603(200 mA DC，350 mA脈沖)、CAT3200、CAT3200H。

 

3)線性拓撲方案

針對手機等便攜設(shè)備的LCD背光應(yīng)用，安森美半導(dǎo)體提供多款簡單線性白光LED驅(qū)動器。它采用單線式EZDim接口調(diào)光，有32級調(diào)光控制；25 mA固定電流(B版本)或可調(diào)節(jié)電流(A版本)。這些單模LED驅(qū)動器可作為系統(tǒng)級的一部分，用于設(shè)計整合低電壓LED和簡單LED驅(qū)動器的背光電路。

 

圖3：線性拓撲

 

4) 其它專用驅(qū)動器

安森美半導(dǎo)體提供針對相機閃光及手電筒等應(yīng)用的專用LED驅(qū)動器，如CAT3224和CAT3612 (電荷泵拓撲結(jié)構(gòu))、CAT4134 (電感升壓拓撲結(jié)構(gòu))，可以提供150 mA至4A的不同閃光電流和亮度，可滿足拍照手機、智能手機及氙燈替代的LED光輸出不斷提升的需求。

 

安森美半導(dǎo)體還為RGB LED提供各種驅(qū)動方案，如有獨立RGB開/關(guān)的多通道多功能LED驅(qū)動器(LV5207LP和LV5216CS)，用于7至16個LED通道的閃光燈/電筒筒、RGB照明、主液晶屏背光、輔助液晶屏背光等應(yīng)用；以及RGB照明驅(qū)動器(LV5217LP和LV5223GR)，用于支持彩色照明設(shè)計，實現(xiàn)便攜式設(shè)備豐富的照明色彩。

 

中等電壓LED驅(qū)動器拓撲及安森美半導(dǎo)體解決方案

中等電壓通用照明(景觀照明、低壓軌道燈、太陽能供電照明、汽車、應(yīng)急車輛、航海應(yīng)用、12 Vac/Vdc MR16燈、飛機內(nèi)部照明、標牌背光、廣告牌文字電路和標牌)大多采用離線AC-DC電源、電池或帶低壓交流輸出的電子變壓器供電。根據(jù)LED電流及工作條件，需要線性或開關(guān)穩(wěn)壓器型LED驅(qū)動器方案。為此，安森美半導(dǎo)體提供滿足不同應(yīng)用需求拓撲的LED驅(qū)動方案。

 

1) 線性LED驅(qū)動器方案

線性方案簡單，易于設(shè)計，允許用高穩(wěn)流精度驅(qū)動LED，而不必考慮LED正向電壓或輸入電源的變化，成為許多照明應(yīng)用的首選。線性LED驅(qū)動器必須匹配應(yīng)用的功耗要求。安森美半導(dǎo)體提供多種恒流線性LED驅(qū)動器，其電流電平涵蓋10 mA至1 A范圍。

 

圖4：外部BRT調(diào)光的恒流穩(wěn)流器

 

NSI45系列是雙端或三端線性恒流穩(wěn)流器(CCR)，基于安森美半導(dǎo)體的自偏置晶體管技術(shù)，非常適合驅(qū)動建筑物、汽車及工業(yè)標牌LED照明等應(yīng)用不同輸入電壓的LED應(yīng)用。NSI45系列可在寬輸入電壓范圍工作，還可以在極端電壓和工作溫度下防止LED熱失控影響。由于包括低啟動電壓，無論正向電壓（Vf）如何變化都可實現(xiàn)精密穩(wěn)流，同時具有保護LED的負溫度系數(shù)特性。

 

依照通道輸出電流，安森美半導(dǎo)體的線性LED可劃分為10至50 mA(NSI50010Y、NSI45015W、NSI45020JZ、NCV7680、NSIC2030B、NSIC2020B、NSI45030Z、NSI45030AZ、NSI45030A、NSI45030、NSI45025Z、NSI45025AZ。NSI45025A、NSI45025、NSI45020A、NSI45020、NSIC2050B)；60至350 mA(CAT4104、NSI50350AS、NSI50350AD、NUD4011、NSI45035JZ、NSI50150AD、NSI45090JD、NSI45060JD)；以及500 mA(NUD4001)和1000 mA(CAT4101)。其中一些器件輸出電流跨度很大，更加方便選擇。

 

2) 開關(guān)驅(qū)動器方案

用于中等電壓通用照明的開關(guān)驅(qū)動器有多種拓撲，如降壓、升壓；降壓/升壓的NCP3065和NCP3066(可以配置為控制器)、NCP3163、MC33163、NCP1294；降壓的CAT4201、NCP1034、NCL30100、NCL30105、NCL30160、NCL30161；此外還有升壓或SEPIC的CS5171/3。

 

圖5：開關(guān)驅(qū)動器方案

 

中等電壓LED通用照明應(yīng)用示例

1) LED MR16燈泡方案

針對空間及高能效要求的低功率應(yīng)用，安森美半導(dǎo)體提供一款能效高達95%，又具有自然LED開路保護的固定關(guān)閉時間降壓LED驅(qū)動器控制器NCL30100。該器件采用準固定關(guān)閉時間、峰值電流遲滯控制方法，不要求補償元件；其低邊N-FET開關(guān)拓撲適合連續(xù)導(dǎo)電模式工作，無須輸出電容；其工作頻率小于500 kHz，±5%典型穩(wěn)流容限，VCC工作電壓范圍為6.35至18 V。

 

圖6：采用NCL30100的LED MR16燈泡方案

 

對于3至4個LED模塊的12 V AC-DC設(shè)計，可以使用安森美半導(dǎo)體針對NCP3065的評估板NCP3065BBGEVB，用來驅(qū)動12 Vac/Vdc應(yīng)用中的夏普ZENIGATA™、Cree XLamp™MC-E及其他LED模塊。其特點是小尺寸、寬輸入和輸出工作電壓，輸出電流經(jīng)過穩(wěn)流，還具有LED開路保護、輸出短路保護能力。該解決方案適用于MR16燈泡、景觀照明、交通照明。

 

2) 太陽能供電LED路牌方案

大功率LED可采用安森美半導(dǎo)體的恒流降壓LED驅(qū)動器NCL30160，實現(xiàn)高達98%的能效。它采用30 mΩ集成MOSFET，100%占空比可提供高能效；輸入電壓范圍為6.3 V至40 V，開關(guān)頻率可達1.4 MHz；還具有專用PWM調(diào)光引腳/低功率關(guān)閉、無須控制環(huán)路補償和1.5 A平均電流能力。

 

圖7：太陽能供電LED路牌方案

 

3) 3顆及4顆LED模塊的12 V AC-DC方案

在低壓12 Vac/Vdc應(yīng)用中，LED模塊的正向電壓與輸入電壓范圍交疊，因此要使用單開關(guān)降壓-升壓配置。安森美半導(dǎo)體針對驅(qū)動多裸片LED模塊提供12 V AC-DC方案。其特點是小尺寸、寬輸入及輸出工作電壓范圍、穩(wěn)流輸出電流；具有LED開路保護和輸出短路保護功能。其應(yīng)用包括MR16燈泡、景觀照明和交通燈。

 

圖8：多顆LED模塊12 V AC-DC方案

 

總結(jié)

為滿足綠色電子產(chǎn)品的高性能、高能效需求，安森美半導(dǎo)體利用其在低電壓和高壓技術(shù)及在電源管理方案方面的專長，提供全面的LED驅(qū)動或控制解決方案。這些方案在集成更多功能的同時，采用越來越小的封裝，實現(xiàn)越來越低的功耗，使客戶能夠開發(fā)高能效的低壓便攜及中等電壓LED通用照明方案，并加快產(chǎn)品上市。