LED在生活中處處可見,，有顯示屏的，也有照明的,，但是有很多人不知道LED燈需要LED驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)，隨著消費(fèi)者環(huán)保理念的加強(qiáng)，固態(tài)照明方案迅速成為汽車應(yīng)用中首選的照明技術(shù),。按照市場(chǎng)調(diào)研公司Strategies Unlimited得出的結(jié)論,，通用照明,、背光及汽車應(yīng)用將是高亮led （HB LED）市場(chǎng)在今后幾年的主要增長(zhǎng)動(dòng)力,，到2011年,，整個(gè)市場(chǎng)規(guī)模將會(huì)達(dá)到19億美元1,。下面來介紹驅(qū)動(dòng)器的相關(guān)知識(shí),。

　　與傳統(tǒng)的照明技術(shù)相比,，HB LED具有幾個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)：它們不含任何有害物質(zhì)，例如CCFL中的汞元素;消耗較低的功率而且具有更長(zhǎng)的使用壽命,。另外,，HB LED比傳統(tǒng)方案具有更高的成本競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，大大降低了系統(tǒng)的整體成本（例如：運(yùn)行和維護(hù)成本）,。當(dāng)然,，HB LED的使用也面臨一些特殊挑戰(zhàn)，特別是汽車等嘈雜的工作環(huán)境,。本文討論了HB LED驅(qū)動(dòng)器選擇的基本原則,，比較了不同的驅(qū)動(dòng)器拓?fù)洌槍?duì)不同的汽車照明應(yīng)用提供了配置方案,，其中包括：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(dòng)

　　HB LED驅(qū)動(dòng)器用于管理HB LED的供電，驅(qū)動(dòng)電路保持恒定的電流和最小的電壓波動(dòng)非常關(guān)鍵,。過大的驅(qū)動(dòng)電流會(huì)提高HB LED的結(jié)溫,，加快HB LED的退化。照明應(yīng)用中,，為了獲得更高的流明,，需要使用大功率HB LED。這些HB LED的正向?qū)娏饕话銥?50mA到1A,。白光,、藍(lán)光和綠光 HB LED的正向電壓在2.8至4.5V范圍內(nèi)，紅光和琥珀光 HB LED的正向電壓在2.3至3.5V范圍,。為了保持固定的色譜和亮度,，HB LED驅(qū)動(dòng)必須滿足特定的額定電流要求。用電壓源驅(qū)動(dòng)HB LED,、串聯(lián)電阻限流,，可能產(chǎn)生不可接受的亮度及光譜的變化。

　　HB LED亮度調(diào)節(jié)

　　HB LED的發(fā)光顏色會(huì)隨著電流的變化而發(fā)生變化,，因此,，采用脈寬調(diào)制（PWM）方式對(duì)固定電流進(jìn)行調(diào)節(jié)效果優(yōu)于調(diào)節(jié)實(shí)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,，按照一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(jí)保持一致的光譜。為了避免視覺閃爍,，調(diào)光頻率應(yīng)高于100Hz,。調(diào)光范圍取決于HB LED驅(qū)動(dòng)器所允許的最小占空比,。

　　大部分LED驅(qū)動(dòng)器需要由微處理器或外部定時(shí)器產(chǎn)生亮度控制信號(hào)。MAX16806等HB LED驅(qū)動(dòng)器則由內(nèi)部產(chǎn)生PWM信號(hào),，通過DIM輸入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)部照明等應(yīng)用中可以省去微處理器。

　　圖1：350mA線性HB LED驅(qū)動(dòng)器IC,，MAX16806能夠省去微控制器或開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器

　　汽車內(nèi)部照明——線性驅(qū)動(dòng)器

　　驅(qū)動(dòng)HB LED的最佳方案是使用恒流源,。實(shí)現(xiàn)恒流源的簡(jiǎn)單電路是：用一個(gè)MOSFET與HB LED串聯(lián)，對(duì)HB LED的電流進(jìn)行檢測(cè)并將其與基準(zhǔn)電壓相比較,，比較信號(hào)反饋到運(yùn)算放大器,，進(jìn)而控制MOSFET的柵極。這種電路如同一個(gè)理想的電流源,，可以在正向電壓,、電源電壓變化時(shí)保持固定的電流。線性驅(qū)動(dòng)器相對(duì)于開關(guān)模式驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)是：電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,，易于實(shí)現(xiàn),，因?yàn)闆]有高頻開關(guān)，所以也不需要考慮EMI問題,。此外,，線性驅(qū)動(dòng)器的外圍元件少，可有效降低系統(tǒng)的整體成本,。

　　線性HB LED驅(qū)動(dòng)器,，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所要求的輸入電壓只需比LED總壓降高出1V。利用外部檢流電阻測(cè)量HB LED的電流,，從而在輸入電壓和LED正向電壓變化時(shí),，MAX16806能夠保證輸出恒定的電流。線性驅(qū)動(dòng)器的功耗等于HB LED電流乘以內(nèi)部（或外部）串聯(lián)調(diào)整管的壓降,。當(dāng)HB LED電流或輸入電源電壓增大時(shí),，功耗也會(huì)增大，從而限制了線性驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用,。由于過熱會(huì)影響HB LED的使用壽命——這也是這類燈源的一個(gè)缺陷——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的亮度避免出現(xiàn)過熱,。為了降低功耗,，MAX16806對(duì)輸入電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如果輸入電壓超過預(yù)先設(shè)定值,，它將減小HB LED的驅(qū)動(dòng)電流以降低功耗,。該項(xiàng)功能可以在某些應(yīng)用中避免使用開關(guān)電源,，例如：汽車頂燈或DRL等，這些應(yīng)用中通常會(huì)在出現(xiàn)不正常的高電池電壓時(shí)將燈光調(diào)暗,。

　　汽車外部照明——開關(guān)模式降壓驅(qū)動(dòng)器

　　當(dāng)輸入電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于串聯(lián)HB LED的總壓降時(shí)，最好使用開關(guān)模式降壓（buck）轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)器（圖2）,，能夠使電源功耗降至最低,，從而獲得較高的驅(qū)動(dòng)器效率。與一般HB LED驅(qū)動(dòng)的buck控制器不同,，MAX16819,、MAX16820、MAX16822和MAX16832采用滯回控制,，沒有控制環(huán)路補(bǔ)償,，從而簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，有助于減少外部器件數(shù)量,。集成高壓電流檢測(cè)放大器,，能夠工作在高達(dá)2MHz的開關(guān)頻率，有效降低電路板空間和元件數(shù)量,，可理想用于汽車照明（RCL,、DRL、霧燈/近光燈）,。

　　圖2：利用開關(guān)模式降壓轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)器降低功耗并提高照明組件的驅(qū)動(dòng)效率

　　汽車霧燈——開關(guān)模式Buck-Boost （SEPIC）驅(qū)動(dòng)器

　　當(dāng)輸入電壓高于或低于HB LED的總導(dǎo)通電壓時(shí),，必須使用buck-boost模式驅(qū)動(dòng)器。在buck-boost配置中,，需要一個(gè)浮動(dòng)的電流檢測(cè)放大器檢測(cè)并調(diào)節(jié)HB LED電流,。另外還需要提供額外的保護(hù)，例如過壓保護(hù),，在HB LED發(fā)生開路或短路失效時(shí)保護(hù)系統(tǒng)不被損壞,。對(duì)于汽車霧燈，輸入電壓的變化范圍可能在5.5V （冷啟動(dòng)）至24V （電池倍壓）,，此時(shí),，比較理想的選擇是buck-boost電路，用于提供大功率LED的驅(qū)動(dòng),。驅(qū)動(dòng)器還必須能夠承受40V以上的拋負(fù)載峰值電壓,。

　　高度集成的HB LED驅(qū)動(dòng)器，例如：MAX16812或MAX16831,，在汽車前燈設(shè)計(jì)中有助于減少元件數(shù)量,、降低成本。例如：MAX16812內(nèi)部集成了差分電流檢測(cè)放大器和額定電壓為76V的0.2Ω功率MOSFET,，用于控制單串HB LED的電流（圖3）,。此外,，內(nèi)部調(diào)光MOSFET驅(qū)動(dòng)器在拋負(fù)載時(shí)可以自動(dòng)關(guān)閉LED串的電源，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性,。

　　圖3：當(dāng)輸入電壓可能高于或低于串聯(lián)HB LED的總電壓時(shí),，應(yīng)該選擇buck-boost驅(qū)動(dòng)器拓?fù)?/p>

　　汽車中的LCD背光方案——開關(guān)模式boost驅(qū)動(dòng)器

　　如果輸入電壓始終低于HB LED串的總電壓，則需要使用boost轉(zhuǎn)換器,。在2010年的新車型中,，普遍增加了平視顯示器，升壓轉(zhuǎn)換器非常適合這類應(yīng)用或LCD背光,。這些應(yīng)用需要3000:1的亮度調(diào)節(jié)范圍,，以適應(yīng)車內(nèi)寬范圍的環(huán)境光照條件。驅(qū)動(dòng)器必須提供一個(gè)額外的調(diào)光MOSFET驅(qū)動(dòng)器,，以便在極短的時(shí)間內(nèi)接通/關(guān)閉LED,。調(diào)光MOSFET還能夠在拋負(fù)載時(shí)保護(hù)LED。圖4所示HB LED驅(qū)動(dòng)器電路用于汽車中LCD背光,，MAX16834集成了高邊檢流放大器,、PWM調(diào)光MOSFET驅(qū)動(dòng)器和高度可靠的保護(hù)電路，大大簡(jiǎn)化了LCD背光電路的設(shè)計(jì),。該款HB LED驅(qū)動(dòng)器能夠提供3000:1 PWM調(diào)光范圍,，輸入電壓范圍為4.75V至28V，在冷啟動(dòng)和拋負(fù)載狀況下確保穩(wěn)定工作,。

　　圖4：具有3000:1調(diào)光范圍的boost驅(qū)動(dòng)器,，內(nèi)置保護(hù)電路，可理想用于汽車娛樂設(shè)施的LCD背光

　　結(jié)論

　　合理選擇HB LED驅(qū)動(dòng)器需要了解具體LED照明裝置的要求,，以優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì),。設(shè)計(jì)人員首先需要確定電參數(shù)，例如：輸入電壓,、LED電流,、LED正向?qū)妷阂约斑@些參數(shù)的變化范圍。安全性,、EMI,、熱管理、機(jī)械性能以及可以利用的電路板面積也是必須考慮的因素,。線性驅(qū)動(dòng)器比較適合低成本,、低EMI應(yīng)用，例如：汽車內(nèi)部照明,，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,。開關(guān)型驅(qū)動(dòng)器則適用于大功率、高效率和寬輸入電壓范圍等應(yīng)用場(chǎng)合，例如：汽車的外部照明,，但成本較高,，需要考慮EMI問題。

　　Maxim針對(duì)不同應(yīng)用提供廣泛的HB LED驅(qū)動(dòng)解決方案,，能夠在汽車固態(tài)照明中減小系統(tǒng)尺寸,，降低設(shè)計(jì)復(fù)雜度和成本。所有汽車照明方案均可工作在-40°C至+125°C溫度范圍,，并且滿足汽車應(yīng)用中對(duì)短路保護(hù)和熱關(guān)斷的要求,。以上就是LED驅(qū)動(dòng)的相關(guān)技術(shù)知識(shí)，如果要從事相關(guān)行業(yè),，需要設(shè)計(jì)人員有雄厚的知識(shí)儲(chǔ)備，還需要積累大量的項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn),。