近年來，高亮度LED的應(yīng)用領(lǐng)域不斷增多，涵蓋從行動裝置背光,、中大尺寸LCD背光、汽車內(nèi)部及外部照明及一般照明等寬廣范圍,。常見DC-DC LED照明應(yīng)用包括景觀照明、內(nèi)部低壓道路照明,、太陽能供電照明,、汽車照明、應(yīng)急車輛照明,、船舶應(yīng)用,、低壓鹵素類替代及飛機內(nèi)部照明等。本文將重點探討如何為不同DC-DC LED照明應(yīng)用選擇適合的安森美半導(dǎo)體高能效驅(qū)動器方案,。
表1：常見DC-DC LED照明應(yīng)用
LED DC-DC開關(guān)穩(wěn)壓器拓撲結(jié)構(gòu)
根據(jù)輸入電壓與輸出電壓之間的關(guān)系,，我們可將LED DC-DC開關(guān)穩(wěn)壓器的拓撲結(jié)構(gòu)分為以下幾種類型：
降壓：適合于在所有工作條件下最小輸入電壓始終高于LED串最大電壓的應(yīng)用。例如,，以12 V電源驅(qū)動單顆1 W LED時,，使用此拓撲結(jié)構(gòu)。
升壓：適合于在所有工作條件下最大輸入電壓始終低于LED串最小電壓時的應(yīng)用,。例如,，以5 V電源驅(qū)動6顆LED時，使用此拓撲結(jié)構(gòu),。
降壓-升壓,，或單端初級電感轉(zhuǎn)換器(SEPIC)：適合于輸入電壓與輸出電壓有交迭的應(yīng)用。例如,，以12 V汽車電池驅(qū)動4顆LED時,，可使用此拓撲結(jié)構(gòu),。
近年來,，高亮度LED的應(yīng)用領(lǐng)域不斷增多，涵蓋從行動裝置背光,、中大尺寸LCD背光,、汽車內(nèi)部及外部照明及一般照明等寬廣范圍。常見DC-DC LED照明應(yīng)用包括景觀照明,、內(nèi)部低壓道路照明,、太陽能供電照明、汽車照明,、應(yīng)急車輛照明,、船舶應(yīng)用、低壓鹵素類替代及飛機內(nèi)部照明等,。本文將重點探討如何為不同DC-DC LED照明應(yīng)用選擇適合的安森美半導(dǎo)體高能效驅(qū)動器方案,。
表1：常見DC-DC LED照明應(yīng)用
LED DC-DC開關(guān)穩(wěn)壓器拓撲結(jié)構(gòu)
根據(jù)輸入電壓與輸出電壓之間的關(guān)系,，我們可將LED DC-DC開關(guān)穩(wěn)壓器的拓撲結(jié)構(gòu)分為以下幾種類型：
降壓：適合于在所有工作條件下最小輸入電壓始終高于LED串最大電壓的應(yīng)用。例如,，以12 V電源驅(qū)動單顆1 W LED時,，使用此拓撲結(jié)構(gòu)。
升壓：適合于在所有工作條件下最大輸入電壓始終低于LED串最小電壓時的應(yīng)用,。例如,，以5 V電源驅(qū)動6顆LED時，使用此拓撲結(jié)構(gòu),。
降壓-升壓,，或單端初級電感轉(zhuǎn)換器(SEPIC)：適合于輸入電壓與輸出電壓有交迭的應(yīng)用。例如,，以12 V汽車電池驅(qū)動4顆LED時,，可使用此拓撲結(jié)構(gòu)。
不同拓撲結(jié)構(gòu)適合采用不同的LED驅(qū)動器方案,。安森美半導(dǎo)體身為應(yīng)用于高能效電子產(chǎn)品的首要高性能硅方案供貨商,，運用公司在電源管理方面的專業(yè)技術(shù)及專知，針對各種LED照明應(yīng)用提供寬廣范圍的高能效驅(qū)動器方案,，其中包括各種高能效DC-DC LED照明方案,。
LED DC-DC降壓驅(qū)動器方案
典型LED DC-DC降壓應(yīng)用有如線槽燈、書架燈及展示柜燈等中使用的高亮度模塊化燈條,，一般每條(11.5 x 1英寸) 4顆LED,，根據(jù)顏色的不同，光效為23至47 lm/W,，電壓為23至25 V ,。
根據(jù)頻率及電流的不同，此類應(yīng)用中可以使用安森美半導(dǎo)體提供不同的LED DC-DC降壓驅(qū)動器方案,，包括NCL30100控制器,、CAT4201穩(wěn)壓器，以及能夠配置為降壓穩(wěn)壓器的NCP3065/NCV3065,、NCP3066/NCV3066穩(wěn)壓器及控制器等(見圖1),。這些方案各有其特點。
圖1：不同LED DC-DC降壓驅(qū)動器方案,。
例如,，NCL30100作為控制器，本身并未整合FET,，但它支持使用高性價比的N信道MOSFET作為外部組件,，能夠調(diào)節(jié)電流，并以100%的占空比工作。但此組件的電源電壓(VCC)能達18 V,，需要外部組件以支持較高電壓,，且需要用于確定數(shù)量的LED設(shè)計。NCL30100適合MR16燈泡,、12 V景觀照明,、太陽能供電LED照明、線性照明及廣告牌文字電路和標志背光等應(yīng)用,。
圖2：NCL30100 LED降壓控制器基本應(yīng)用電路圖,。
CAT4201則是整合了MOSFET開關(guān)的完整電源轉(zhuǎn)換器，采用小型TSOT5封裝,，最高電壓36 Vdc(可承受40 V瞬時電壓),，能驅(qū)動總電壓達32 V的7顆串行LED，電源能效高達94%,，提供限流及熱保護,。但此組件在大多數(shù)應(yīng)用中要求輸出電容，且LED輸出電流限流為最大350 mA,。CAT4201適用于12 V及24 V照明系統(tǒng),、汽車及飛機照明和通用照明等應(yīng)用。
圖3：CAT4201 LED降壓驅(qū)動器典型應(yīng)用電路圖,。
NCP3065和NCP3066,，以及相應(yīng)通過汽車認證的版本NCV3065和NCV3066，是彈性的開關(guān)穩(wěn)壓器,，能夠配置為降壓,、升壓及降壓-升壓等不同結(jié)構(gòu)。配置為LED降壓穩(wěn)壓器時,，能在不采用輸出大電容的條件下工作,，支持+40 V/1.5 A典型峰值開關(guān)電流，可以設(shè)定350 mA,、700 mA及1,000 mA等不同輸出電流,，還能夠配合調(diào)光需求。NCP3065/6,、NCV3065/6適合于汽車及船舶照明,、大功率LED驅(qū)動器,、恒流源,、低壓LED照明(景觀、道路,、太陽能及MR16替代)等應(yīng)用,。
圖4：NCP3065典型LED降壓應(yīng)用電路（左）及典型LED升壓應(yīng)用電路（右）。
LED DC-DC升壓驅(qū)動器方案
如上所述，NCP3065/6,、NCV3065/6能夠配置為不同結(jié)構(gòu),，圖4右顯示的是即是配置為升壓結(jié)構(gòu)的應(yīng)用電路圖。
此外,，安森美半導(dǎo)體還將推出專門用于高能效升壓模式的NCL30131 LED升壓驅(qū)動器,，適合于驅(qū)動長串高亮度LED。NCL30131是一款能夠采用N溝道FET的開關(guān)升壓控制器,，能夠用于構(gòu)建高能效的LED升壓驅(qū)動器,。此組件使用電壓模式脈寬調(diào)變(PWM)回饋機制，帶有運算跨導(dǎo)放大器(OTA),。此組件具有高驅(qū)動能力,，能驅(qū)動大電流/高能效MOSFET。輸入電壓范圍極寬,，介于4.5 V至28 V之間,。NCL30131提供300/600/1,000 kHz開關(guān)頻率，提供可程序設(shè)計限流,、短路保護,、熱關(guān)閉、過壓保護及欠壓鎖定等豐富保護功能,，適合MR16建筑物照明,、燈條、景觀照明及櫥柜內(nèi)照明等應(yīng)用,。
圖5：NCL30131高能效升壓LED驅(qū)動器典型電路圖,。
基于NCL30131構(gòu)建的驅(qū)動10顆高亮度LED的+12 Vin @ ~700 mA演示板測試顯示，能效高于90%,，線路穩(wěn)壓精度達到低于0.2%,。
除了NCL30131，安森美半導(dǎo)體還提供另一款LED DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器——CAT4240,。此組件采用1 MHz的固定開關(guān)頻率工作,，能夠使用小量值的外部陶瓷電容及電感。此組件的高壓輸出段極適合驅(qū)動包含多達10個串行白光LED的中等尺寸及大尺寸面板顯示器,，能效高達94%,。
LED DC-DC降壓-升壓驅(qū)動器方案
典型LED降壓-升壓應(yīng)用包括以12 V交流或12 V直流電源驅(qū)動包含3至4顆LED的模塊。這種應(yīng)用中就可以采用配置為降壓-升壓拓撲結(jié)構(gòu)的NCP3065/6控制器,，從而滿足輸入電壓與輸出電壓有交迭的應(yīng)用需求,。圖6顯示的是NCP3065在此類應(yīng)用中的電路圖。
圖6：NCP3065 LED降壓-升壓應(yīng)用電路圖,。
GreenPoint®網(wǎng)上設(shè)計模擬工具加快DC-DC LED照明設(shè)計
安森美半導(dǎo)體身為應(yīng)用于高能效電子產(chǎn)品的首要高性能硅方案供貨商,，針對各種 LED照明應(yīng)用(包括DC-DC LED照明應(yīng)用)提供完整的系統(tǒng)方案,，包括電源、通訊,、光傳感器,、MOSFET、整流器,、保護,、濾波器及熱管理產(chǎn)品等。
此外,，為了幫助設(shè)計人員加快LED照明設(shè)計,，安森美半導(dǎo)體還提供GreenPoint®網(wǎng)上設(shè)計模擬工具，讓設(shè)計人員坐在工作臺前,，即可以輕松地通過“選定LED驅(qū)動器”,、“確定設(shè)計要求”、“自動產(chǎn)生設(shè)計電路圖”,、“仿真及驗證”,、“產(chǎn)生物料單及報告”、“下載報告為PDF檔案”及“保存檔案和分享”等幾個步驟,，大幅縮短開發(fā)時間,，加快產(chǎn)品上市進程。
此網(wǎng)上設(shè)計工具目前已經(jīng)支持多款安森美半導(dǎo)體的高能效LED驅(qū)動器產(chǎn)品的應(yīng)用設(shè)計,，其中支持的DC-DC LED驅(qū)動器包括NCP3065,、NCP3066、NCL30100,、CAT4201,、NCP1529(降壓方案)、NCP5030(降壓-升壓方案)及NCP5050(升壓方案)等,。后續(xù)還將支持更多產(chǎn)品,。
圖7：安森美半導(dǎo)體GreenPoint®網(wǎng)上設(shè)計工具幫助加快LED照明設(shè)計。
總結(jié)
安森美半導(dǎo)體身為應(yīng)用于高能效電子產(chǎn)品的首要高性能硅方案供貨商,，提供不同的高能效DC-DC LED照明產(chǎn)品,，方便用戶根據(jù)應(yīng)用需求來選擇 。安森美半導(dǎo)體同時提供在線模擬設(shè)計工具,、演示板及多款參考設(shè)計,，說明客戶簡化設(shè)計中標及使用。安森美半導(dǎo)體的LED驅(qū)動器產(chǎn)品的設(shè)計持續(xù)趨向小尺寸,、高能效及低成本,，幫助推動LED照明市場不斷向前發(fā)展。