高亮度LED給驅(qū)動器IC帶來了怎樣的挑戰(zhàn)?

今天，LED 驅(qū)動器 IC 必須具有的一個(gè)關(guān)鍵性的特點(diǎn)是能給 LED 充分調(diào)光。既然 LED 是用恒定電流驅(qū)動的，其中 DC 電流值與 LED 的亮度成正比，那么要改變 LED 的亮度，就有兩種通過控制 LED 電流來調(diào)光的方法。第一種方法是模擬調(diào)光，在這種方法中，通過降低恒定 LED 電流值，成比例地降低 LED 的 DC 電流值。降低 LED 電流可能導(dǎo)致 LED 顏色的改變或不準(zhǔn)確的 LED 電流控制。第二種方法是數(shù)字或脈沖寬度調(diào)制 (PWM) 調(diào)光。PWM 調(diào)光以等于或高于 100Hz 的頻率通斷 LED，人眼對這種頻率的通斷察覺不到。PWM 調(diào)光的占空比與 LED 亮度成正比，同時(shí)，在接通時(shí) LED 電流保持同一個(gè)值不變 (如 LED 驅(qū)動器 IC 所設(shè)定的那樣)，從而在高調(diào)光比時(shí)保持 LED 顏色不變。在某些應(yīng)用中，使用這種 PWM 調(diào)光方法能提供高達(dá) 3000:1 的調(diào)光比。

凌力爾特的方案

凌力爾特公司的 LED 驅(qū)動器 IC采用既滿足輸入電壓范圍要求、又滿足所需輸出電壓和電流要求的轉(zhuǎn)換拓?fù)洌绕湓隍?qū)動高亮度 LED 的情況下，能為很多不同類型的 LED 配置提供充足的電流和電壓。因此，凌力爾特公司的高亮度 LED 驅(qū)動器 IC 一般具有以下特點(diǎn)：寬輸入/輸出電壓范圍;高效率轉(zhuǎn)換;嚴(yán)格調(diào)節(jié)的 LED 電流匹配;低噪聲、恒定頻率工作;獨(dú)立的電流和調(diào)光控制;寬調(diào)光比范圍;小型緊湊的占板面積，所需外部組件最少。

凌力爾特公司擁有種類繁多的產(chǎn)品以滿足 LED 驅(qū)動設(shè)計(jì)需求，其中的兩個(gè)例子是 LT3754 和 LT3956。

大型平板顯示的背光照明——LT3754方案

當(dāng)白光 LED 用于大型平板顯示器的背光照明時(shí)，凌力爾特公司推出的新產(chǎn)品 LT3754能解決與驅(qū)動白光 LED 有關(guān)的設(shè)計(jì)問題。LT3754 是一款創(chuàng)新性 LED 驅(qū)動器 IC，可用于配備了 26 英寸或更大尺寸平板顯示屏高清電視機(jī)。這款升壓模式 LED 驅(qū)動器有 16 個(gè)單獨(dú)的通道，每個(gè)通道具有約3.2V 的Vf，能驅(qū)動由多達(dá)一個(gè)由 15 個(gè) 50mA LED 組成的 LED 串。因此，每個(gè) LT3754 能驅(qū)動多達(dá) 240 個(gè) 50mA 的白光 LED。結(jié)果，一個(gè) 26 英寸的 LCD 高清電視機(jī)也許僅需要一個(gè) LT3754，就能提供必需的背光照明。所有 16 個(gè)通道都通過單個(gè) PWM 輸入控制，能提供高達(dá) 3,000:1 的 PWM 調(diào)光比。

LT3754 使用一個(gè)小型電感器和甚至更纖巧的陶瓷輸出電容器。惟一需要的其他組件是單個(gè)輸入電容器、MOSFET 和一個(gè)電流設(shè)定電阻器，如圖 1 所示。每個(gè)通道都跟隨一個(gè)可編程設(shè)定的主電流，以允許每串 LED 有 10mA～50mA 的 LED 電流。這些通道還可以并聯(lián)，以提供更大的 LED 電流。輸出電壓適應(yīng) LED Vf 的變化，以實(shí)現(xiàn)最佳效率，開路 LED 故障不影響所連接的其他 LED 串的工作。LT3754 采用緊湊型 32 引腳、5mm × 5mm QFN 封裝。

圖1 38W LED 驅(qū)動器驅(qū)動 16 串每串有 15 個(gè) 50mA LED 的 LED 串

串聯(lián)LED組成的白光 LED 前燈——LT3956方案

現(xiàn)在，用一個(gè)由 18 個(gè)串聯(lián) LED 組成的陣列可以配置一個(gè) 25W 的白光 LED 前燈，流過 LED 的 350mA 電流可產(chǎn)生需要的光輸出。不過，一個(gè)主要的障礙是，如何高效率、簡單地驅(qū)動這樣一個(gè)配置?一個(gè)可能的解決方案是，使用凌力爾特公司最近推出的 LT3956 單片 LED 驅(qū)動器。LT3956 是一款 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，為作為恒定電流和恒定電壓調(diào)節(jié)器工作而設(shè)計(jì)。它非常適用于驅(qū)動大電流、高亮度 LED (參見圖 2)。

圖2 效率為 94% 的 25W 白光 LED 前燈驅(qū)動器

LT3956 包括一個(gè)額定值為 84V/3.3A 的內(nèi)部低壓側(cè) N 溝道功率 MOSFET，用內(nèi)部調(diào)節(jié)的 7.15V 電源驅(qū)動。其固定頻率、電流模式架構(gòu)可在寬的電源和輸出電壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定工作。一個(gè)以地為基準(zhǔn)的電壓反饋 (FB) 引腳用作幾種 LED 保護(hù)功能的輸入，還使該轉(zhuǎn)換器能作為恒定電壓源工作。頻率調(diào)節(jié)引腳允許用戶在 100kHz～1MHz 范圍內(nèi)設(shè)定頻率，以優(yōu)化效率、性能或外部組件尺寸。

LT3956 在 LED 串的高壓側(cè)檢測輸出電流。就驅(qū)動 LED 而言，高壓側(cè)檢測是最靈活的方法，允許升壓、降壓或降壓-升壓模式配置。PWM 輸入提供高達(dá) 3,000:1 的 LED 調(diào)光比，而 CTRL 輸入提供額外的模擬調(diào)光功能。

結(jié)論

用 LED 驅(qū)動器驅(qū)動的任何 LED 都必須能以最低功率提供必需的光輸出量，這樣才不會在最終系統(tǒng)中引起顯著的熱量設(shè)計(jì)限制。幸運(yùn)的是，就照明設(shè)計(jì)師而言，既存在高效率 LED，又存在高性能 LED 驅(qū)動器，可提供他們最需要的特性：以適中的功率在合情合理的成本下提供大量光輸出。