高亮度LED给驱动器IC带来了怎样的挑战?

今天，LED 驱动器 IC 必须具有的一个关键性的特点是能给 LED 充分调光。既然 LED 是用恒定电流驱动的，其中 DC 电流值与 LED 的亮度成正比，那么要改变 LED 的亮度，就有两种通过控制 LED 电流来调光的方法。第一种方法是模拟调光，在这种方法中，通过降低恒定 LED 电流值，成比例地降低 LED 的 DC 电流值。降低 LED 电流可能导致 LED 颜色的改变或不准确的 LED 电流控制。第二种方法是数字或脉冲宽度调制 (PWM) 调光。PWM 调光以等于或高于 100Hz 的频率通断 LED，人眼对这种频率的通断察觉不到。PWM 调光的占空比与 LED 亮度成正比，同时，在接通时 LED 电流保持同一个值不变 (如 LED 驱动器 IC 所设定的那样)，从而在高调光比时保持 LED 颜色不变。在某些应用中，使用这种 PWM 调光方法能提供高达 3000:1 的调光比。

凌力尔特的方案

凌力尔特公司的 LED 驱动器 IC采用既满足输入电压范围要求、又满足所需输出电压和电流要求的转换拓扑，尤其在驱动高亮度 LED 的情况下，能为很多不同类型的 LED 配置提供充足的电流和电压。因此，凌力尔特公司的高亮度 LED 驱动器 IC 一般具有以下特点：宽输入/输出电压范围;高效率转换;严格调节的 LED 电流匹配;低噪声、恒定频率工作;独立的电流和调光控制;宽调光比范围;小型紧凑的占板面积，所需外部组件最少。

凌力尔特公司拥有种类繁多的产品以满足 LED 驱动设计需求，其中的两个例子是 LT3754 和 LT3956。

大型平板显示的背光照明——LT3754方案

当白光 LED 用于大型平板显示器的背光照明时，凌力尔特公司推出的新产品 LT3754能解决与驱动白光 LED 有关的设计问题。LT3754 是一款创新性 LED 驱动器 IC，可用于配备了 26 英寸或更大尺寸平板显示屏高清电视机。这款升压模式 LED 驱动器有 16 个单独的通道，每个通道具有约3.2V 的Vf，能驱动由多达一个由 15 个 50mA LED 组成的 LED 串。因此，每个 LT3754 能驱动多达 240 个 50mA 的白光 LED。结果，一个 26 英寸的 LCD 高清电视机也许仅需要一个 LT3754，就能提供必需的背光照明。所有 16 个通道都通过单个 PWM 输入控制，能提供高达 3,000:1 的 PWM 调光比。

LT3754 使用一个小型电感器和甚至更纤巧的陶瓷输出电容器。惟一需要的其他组件是单个输入电容器、MOSFET 和一个电流设定电阻器，如图 1 所示。每个通道都跟随一个可编程设定的主电流，以允许每串 LED 有 10mA～50mA 的 LED 电流。这些通道还可以并联，以提供更大的 LED 电流。输出电压适应 LED Vf 的变化，以实现最佳效率，开路 LED 故障不影响所连接的其他 LED 串的工作。LT3754 采用紧凑型 32 引脚、5mm × 5mm QFN 封装。

图1 38W LED 驱动器驱动 16 串每串有 15 个 50mA LED 的 LED 串

串联LED组成的白光 LED 前灯——LT3956方案

现在，用一个由 18 个串联 LED 组成的阵列可以配置一个 25W 的白光 LED 前灯，流过 LED 的 350mA 电流可产生需要的光输出。不过，一个主要的障碍是，如何高效率、简单地驱动这样一个配置?一个可能的解决方案是，使用凌力尔特公司最近推出的 LT3956 单片 LED 驱动器。LT3956 是一款 DC/DC 转换器，为作为恒定电流和恒定电压调节器工作而设计。它非常适用于驱动大电流、高亮度 LED (参见图 2)。

图2 效率为 94% 的 25W 白光 LED 前灯驱动器

LT3956 包括一个额定值为 84V/3.3A 的内部低压侧 N 沟道功率 MOSFET，用内部调节的 7.15V 电源驱动。其固定频率、电流模式架构可在宽的电源和输出电压范围内实现稳定工作。一个以地为基准的电压反馈 (FB) 引脚用作几种 LED 保护功能的输入，还使该转换器能作为恒定电压源工作。频率调节引脚允许用户在 100kHz～1MHz 范围内设定频率，以优化效率、性能或外部组件尺寸。

LT3956 在 LED 串的高压侧检测输出电流。就驱动 LED 而言，高压侧检测是最灵活的方法，允许升压、降压或降压-升压模式配置。PWM 输入提供高达 3,000:1 的 LED 调光比，而 CTRL 输入提供额外的模拟调光功能。

结论

用 LED 驱动器驱动的任何 LED 都必须能以最低功率提供必需的光输出量，这样才不会在最终系统中引起显着的热量设计限制。幸运的是，就照明设计师而言，既存在高效率 LED，又存在高性能 LED 驱动器，可提供他们最需要的特性：以适中的功率在合情合理的成本下提供大量光输出。