线性LED驱动器方案概览及其典型应用

　　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能够以精确的稳流电流来驱动，而无论LED正向压降（Vf）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、大型显示器背光、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，且没有电磁相容性问题。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，会导致LED亮度不足，且在负载突降等暂态条件下，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电晶体（SBT）技术，结合自身超强的制程控制能力，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冲宽调变（PWM）调光能力。市场上没有跟CCR一样的“随插即用”元件，其它元件都需最低0.5 V的电压导通，而不会像CCR一样立即导通（见图1左）。CCR能以外部双极结电晶体（BJT）来提供精确的PWM调光（见图1右），典型PWM调光频率是0.1到3 kHz，调光过程中并无色彩漂移，因为LED始终以最佳的电流导通。

　　

　　图1： 25 mA的CCR与竞争元件的Ireg-Vin曲线比较（左）；CCR调光应用示例（右）。

　　CCR带有负温度系数（NTC）功能，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差。

　　

　　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。

　　

　　图3：并联多个CCR提供更大电流，驱动单串或多串LED。

　　CCR可以用于直接采用交流电源供电的应用。交流市电输入经过桥式整流后，只需要保证输入电压减去LED串总电压后所剩下的电压不超过CCR的VAK即可。CCR也可用于T8萤光灯管LED替代应用。采用CCR来驱动LED T8灯管（见图4）与采用电子镇流器的萤光灯相比，输入功率更低，功率因子更高，总涟波失真更低，光输出更高。

　　

　　图4：NSI45090DDT4G CCR在驱动LED T8灯管应用中的电路图。

　　安森美半导体的NSI45系列CCR包含10、15、20、25或30 mA固定输出版本，60至160 mA的可调节输出版本，以及通过汽车标准认证的20至160 mA可调节输出版本。安森美半导体并提供CCR样品套件和评估板供客户申请试用。