引言 隨著花費者環(huán)保理念的加強，固態(tài)照明(SSL)計劃敏捷成為通用照明及汽車照明利用中首選的照明技巧。按照市場調(diào)研公司Strategies Unlimited的猜測，通用照明、背光及汽車?yán)脤⑹歉吡炼萀ED (HB LED)市場在今后幾年的重要增加動力，到2011年，HB LED驅(qū)動器IC的全部市場范圍將會達(dá)到19億美元&sup1；。
與傳統(tǒng)的照明技巧相比，HB LED具有幾個關(guān)鍵上風(fēng)：它們不含任何有害物質(zhì)，例如CCFL中的汞元素；耗費較低的功率而且具有更長的應(yīng)用壽命。另外，HB LED比傳統(tǒng)計劃具有更高的本錢競爭上風(fēng)，大大下降了系統(tǒng)的整體本錢(例如：運行和保護本錢)。
當(dāng)然，HB LED的應(yīng)用也面臨一些特別挑釁，特別是汽車等嘈雜的工作環(huán)境。本文討論了HB LED驅(qū)動器選擇的基礎(chǔ)原則，比擬了不同的驅(qū)動器拓?fù)洌槍Σ煌钠囌彰骼霉┙o了推薦配置計劃，其中包含：汽車頂燈、日間行駛燈(DRL)、尾燈(RCL)、霧燈和近光燈/遠(yuǎn)光燈等。
HB LED需要恒流驅(qū)動
HB LED驅(qū)動器電路用于治理HB LED的供電，驅(qū)動電路保持恒定的電流和最小的電壓波動非常關(guān)鍵。過大的驅(qū)動電流會提高HB LED的結(jié)溫，加快HB LED的退化。
照明利用中，為了獲得更高的流明，需要應(yīng)用大功率HB LED。這些HB LED的正向?qū)娏饕话銥?50mA到1A以上。白光、藍(lán)光和綠光HB LED的正向電壓在2.8至4.5V范疇內(nèi)，紅光和琥珀光HB LED的正向電壓在2.3至3.5V范疇。
為了保持固定的色譜和亮度，HB LED驅(qū)動必需滿足特定的額定電流請求。用電壓源驅(qū)動HB LED、串聯(lián)電阻限流，可能產(chǎn)生不可接收的亮度及光譜的變更。
HB LED亮度調(diào)節(jié)
HB LED的發(fā)光色彩會隨著電流的變更而產(chǎn)生變更，因此，采用脈寬調(diào)制(PWM)方法對固定電流進(jìn)行調(diào)節(jié)后果優(yōu)于調(diào)節(jié)實際電流的幅度，即將直流電流保持在HB LED廠商規(guī)定的固定值，按照必定的頻率和占空比進(jìn)行電流斬波，利用脈寬調(diào)制調(diào)節(jié)亮度可以在不同的亮度等級保持一致的光譜。為了避免視覺閃耀，調(diào)光頻率應(yīng)高于100Hz。調(diào)光范疇取決于HB LED驅(qū)動器所答應(yīng)的最小占空比。
大部分HB LED驅(qū)動器需要由微把持器或外部定時器產(chǎn)生亮度把持信號。MAX16806等HB LED驅(qū)動器則由內(nèi)部產(chǎn)生PWM信號，通過DIM輸進(jìn)端作用的外部電壓進(jìn)行調(diào)制(圖1)。這種配置在汽車內(nèi)部照明等利用中可以省往外部微把持器或開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器。


汽車內(nèi)部照明的最佳選擇—線性驅(qū)動器
驅(qū)動HB LED的最佳計劃是應(yīng)用恒流源。實現(xiàn)恒流源的簡略電路是：用一個MOSFET與HB LED串聯(lián)，對HB LED的電流進(jìn)行檢測并將其與基準(zhǔn)電壓相比擬，比擬信號反饋到運算放大器，進(jìn)而把持MOSFET的柵極。這種電路如同一個幻想的電流源，可以在正向電壓、電源電壓變更時保持固定的電流。
線性驅(qū)動器相對于開關(guān)模式驅(qū)動器的長處是：電路結(jié)構(gòu)簡略，易于實現(xiàn)，由于沒有高頻開關(guān)，所以也不需要考慮EMI標(biāo)題。此外，線性驅(qū)動器的外圍元件少，可有效下降系統(tǒng)的整體本錢。
線性HB LED驅(qū)動器IC，例如：MAX16806，內(nèi)部集成了MOSFET和高精度基準(zhǔn)，能夠使每串LED保持一致的亮度(圖1)。例如：MAX16806所請求的輸進(jìn)電壓只需比HB LED總壓降高出1V。利用外部檢流電阻丈量HB LED的電流，從而在輸進(jìn)電壓或LED正向電壓變更時，MAX16806能夠保證輸出恒定的電流。
線性驅(qū)動器的功耗即是HB LED電流乘以內(nèi)部(或外部)串聯(lián)調(diào)劑管的壓降。當(dāng)HB LED電流或輸進(jìn)電源電壓增大時，功耗也會增大，從而限制了線性驅(qū)動器的利用。由于過熱會影響HB LED的應(yīng)用壽命—這也是這類燈源的一個缺點—限制燈管的功耗非常重要。
值得慶幸的是，可以通過調(diào)節(jié)HB LED的亮度避免呈現(xiàn)過熱。為了下降功耗，MAX16806對輸進(jìn)電壓進(jìn)行監(jiān)測，假如輸進(jìn)電壓超過預(yù)先設(shè)定值，它將減小HB LED的驅(qū)動電流以下降功耗。該項功效可以在某些利用中避免應(yīng)用開關(guān)電源，例如：汽車頂燈或DRL等，這些利用中通常會在呈現(xiàn)不正常的高電池電壓時將燈光調(diào)暗。@@@@@@@@@@
汽車外部照明的幻想選擇—開關(guān)模式降壓驅(qū)動器
當(dāng)輸進(jìn)電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于串聯(lián)HB LED的總壓降時，最好應(yīng)用開關(guān)模式降壓(buck)轉(zhuǎn)換驅(qū)動器(圖2)，能夠使功耗降至最低，從而獲得較高的驅(qū)動器效率。


與用于驅(qū)動HB LED的一般buck把持器不同，MAX16819、MAX16820、MAX16822和MAX16832 HB LED驅(qū)動器采用滯回把持，沒有把持環(huán)路補償，從而簡化了設(shè)計，有助于減少外部器件數(shù)目。集成高壓電流檢測放大器，能夠工作在高達(dá)2MHz的開關(guān)頻率，有效下降電路板空間和元件數(shù)目，可幻想用于汽車前后部的照明(RCL、DRL、霧燈/近光燈)。
汽車前燈的幻想選擇—開關(guān)模式buck-boost (SEPIC)驅(qū)動器
當(dāng)輸進(jìn)電壓高于或低于HB LED的總導(dǎo)通電壓時，必需應(yīng)用buck-boost模式驅(qū)動器。在buck-boost配置中，需要一個浮動的電流檢測放大器檢測并調(diào)節(jié)HB LED電流。另外還需要供給額外的保護，例如過壓保護，在HB LED產(chǎn)生開路或短路失效時保護系統(tǒng)不被損壞。對于汽車前燈中的大功率LED，輸進(jìn)電壓的變更范疇可能在5.5V (冷啟動)至24V (電池倍壓)，此時，比擬幻想的選擇是buck-boost電路。驅(qū)動器還必需能夠蒙受40V以上的拋負(fù)載峰值電壓。
高度集成的HB LED驅(qū)動器，例如：MAX16812或MAX16831，在汽車前燈設(shè)計中有助于減少元件數(shù)目、下降本錢。例如：MAX16812內(nèi)部集成了差分電流檢測放大器和額定電壓為76V的0.2Ω功率MOSFET，用于把持單串HB LED的電流(圖3)。此外，內(nèi)部調(diào)光MOSFET驅(qū)動器在拋負(fù)載時可以主動封閉LED串的電源，加強了系統(tǒng)的可靠性。


汽車中的LCD背光計劃—開關(guān)模式boost驅(qū)動器
假如輸進(jìn)電壓始終低于HB LED串的總電壓，則需要應(yīng)用boost轉(zhuǎn)換器。在2010年的新車型中，廣泛增加了平視顯示器，升壓轉(zhuǎn)換器非常合適這類利用或LCD背光。這些利用需要3000:1的亮度調(diào)節(jié)范疇，以適應(yīng)車內(nèi)寬范疇的環(huán)境光照條件。驅(qū)動器必需供給一個額外的調(diào)光MOSFET驅(qū)動器，以便在極短的時間內(nèi)接通/封閉LED。調(diào)光MOSFET還能夠在拋負(fù)載時保護LED。
圖4所示HB LED驅(qū)動器電路用于汽車中LCD背光，MAX16834集成了高邊檢放逐大器、PWM調(diào)光MOSFET驅(qū)動器和高度可靠的保護電路，大大簡化了LCD背光電路的設(shè)計。該款HB LED驅(qū)動器能夠供給3000:1 PWM調(diào)光范疇，輸進(jìn)電壓范疇為4.75V至28V，在冷啟動和拋負(fù)載狀態(tài)下確保穩(wěn)固工作。


結(jié)論
公平選擇HB LED驅(qū)動器需要懂得具體LED照明裝置的請求，以優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計。設(shè)計職員首先需要斷定電參數(shù)，例如：輸進(jìn)電壓、LED電流、LED正向?qū)妷阂约斑@些參數(shù)的變更范疇。安全性、EMI、熱治理、機械性能以及可以利用的電路板面積也是必需考慮的因素。
線性驅(qū)動器比擬合適低本錢、低EMI利用，例如：汽車內(nèi)部照明，設(shè)計簡略。開關(guān)型驅(qū)動器則實用于大功率、高效率和寬輸進(jìn)電壓范疇等利用處合，例如：汽車的外部照明，但本錢較高，需要考慮EMI標(biāo)題。
Maxim針對不同利用供給廣泛的HB LED驅(qū)動解決計劃，能夠在汽車固態(tài)照明中減小系統(tǒng)尺寸，下降設(shè)計復(fù)雜度和本錢。所有汽車照明計劃均可工作在-40°C至+125°C溫度范疇，并且滿足汽車?yán)弥袑Χ搪繁Ｗo和熱關(guān)斷的請求。
參考文獻(xiàn)
&sup1；Strategies Unlimited, The Market for High-Brightness LEDs in Lighting: Application Analysis and Forecast—2007 (January 2007).