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线性LED驱动器创新方案及应用
发布时间:2015-09-13 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]在众多照明应用中，线性LED驱动器是首选的方案，因为它们相对简单，易于设计，且使LED能够以精确稳流电流来驱动，而无论LED正向压降或输入电压如何变化。由于驱动器是线性结构，它们必须匹配应用的功率耗散要求。安森美半导体提供电流范围在10 mA到1 A之间的宽广范围线性LED驱动器方案，包括新颖的线性恒流稳流器(CCR)方案及其它工字电感众多线性驱动器方案。
针对低电流LED驱动的线性CCR及应用示例
在电流低于350 mA的许多低电流LED应用中，如汽车组合尾灯、霓红灯替代、交通信号灯、大型显示屏背光、建筑物装饰光及指示器等，可以采用普通的线性稳压器或是电阻来提供LED驱动方案。电阻用于限制LED串的电流，是成本最低的方案，易于设计，且没有电磁兼容性问题。但是，使用电阻时，LED正向电流由电压确定，在低电压条件下，正向电流较低，会模压电感器导致LED亮度不足，且在负载突降等瞬态条件下，LED可能受损。电阻方案的能效也最低，不利于节能，这在强调高低能耗的应用中尤为不利。此外，电阻方案也存在LED热失控及筛选问题。线性稳压器方案的提供较佳的稳流精度(±2%)，支持过功率自调节，也没有EMI问题。这种方案的能效较低，成本适工字电感中。
客户需要比普通线性稳压器经济、但在性能上又比电阻高出许多的驱动方案。安森美半导体运用待批专利的自偏置晶体管(SBT)技术，结合自身超强的工艺控制能力，推出了新颖的LED驱动方案——NSI45系列线性恒流稳流器(CCR)。与电阻相比，线性CCR在宽电压范围下亮度恒定，在高输入电压时保护LED，使其免于过驱动，在低输入电压时提供更高亮度。得益于其恒流特性，客户可以减少或消除不同供应商提供的不同LED的编码成本，降系统总成本。CCR也无EMI问题，采用高功率密度封装，并通过汽车行业AEC-Q101认证。
安森美半导体的CCR包含双端固定输出和三端可调节输出两种类型，电流等级分别涵盖10至350 mA及20至160 mA，阳极-阴极最大电压VAK分别为50 V和45 V。高VAK电压帮助抑制浪涌，保护LED。这系列CCR在电流流动前无电压偏移，其快速导通/关闭特性提供宽范围及精确的脉宽调制(PWM)调光能力。市场上没有跟CCR一样的“即插即用”器件，其它器件都需最低0.5 V的电压导通，而不会像CCR一样立即导通(见图1左)。CCR能以外部双极结晶体管(BJT)来提供精确的PWM调光(见图1右)，典型PWM共模电感调光频率是0.1到3 kHz，调光过程中并无色彩漂移，因为LED始终以优化的电流导通。
图1： 25 mA的CCR与竞争器件的Ireg-Vin曲线比较(左);CCR调光应用示例(右)。
CCR带有负温度系数(NTC)特性，在极端电压和工作温度下保护LED免受热失控影响。CCR易于设计，适合高端(High-side)及低端(Low-side)应用(见图2a)，不需外部元件，非常简单，适合更宽的应用范围;相比较而言，有些供应商提供跟安森美半导体CCR类似的功能或性能，但需要额外的外部元件、不能配置为高端或低端驱动器、封装不同或是热可靠性较逊。
图2：CCR可灵活用于高端或低端驱动，亦可驱动多串LED。
CCR还能用于驱动多串LED(见图2b和2c)，同样是既可用于高端，也可用于低端。图2b显示的是单个CCR驱动多串LED的应用示例，这种配置的成本最低，但不同LED的正向压降必须匹配，且某串LED故障则其它串LED的电流增加，加大故障风险。这种配置中较多功率耗散在单个CCR封装之中。图2c显示的是多个CCR驱动多串LED，这种配置的保护性能最佳，既不需要匹配LED，某串LED故障对其它串也没有影响，且功率在多个CCR封装中耗散。
除了以单个CCR驱动单串或多串LED，还能并联多个CCR来提供更大电流，驱动单串或多串LED。其中，使用三端可调节输出CCR有助于满足特定电流设置要求，可调节电阻能耗不到150 mW。
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