高亮度LED給驅(qū)動(dòng)器IC帶來了怎樣的挑戰(zhàn)?

摘要：介紹了HB LED應(yīng)用中凌力爾特公司的LT3754和LT3956解決方案。

關(guān)鍵詞：高量度LED；模擬調(diào)光；PWM調(diào)光

今天，LED驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(duì)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)由多達(dá)一個(gè)由15個(gè)50mALED組成的LED串。因此，每個(gè)LT3754能驅(qū)動(dòng)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。

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(jiǎn)單地驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)大電流、高亮度LED(叁見圖2)。

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(dòng)。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(cè)輸出電流。就驅(qū)動(dòng)LED而言，高壓側(cè)檢測(cè)是最靈活的方法，允許升壓、降壓或降壓一升壓模式配置。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(dòng)器驅(qū)動(dòng)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(huì)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(dòng)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。