作為固態(tài)光源的發(fā)光二極管(LED)的大量涌現(xiàn),，使白熾燈日益落寞。在過去幾年中，LED技術(shù)已經(jīng)有了極大進步,，在散熱,、封裝和工藝技術(shù)方面的進步使得LED有了更高的亮度、更高的效率,、更長的壽命和更低的成本,。

        然而，在能量轉(zhuǎn)換效率,、熱量管理和生產(chǎn)成本方面,，LED仍然有進一步提升的空間。例如,，LED效率就已經(jīng)獲得了極大的提高,。LED的眾多改進源自現(xiàn)在能在芯片內(nèi)更好地產(chǎn)生光，以及有更好的方法從芯片及其封裝中獲得光源,。同樣地,，20mA白光LED的售價已經(jīng)大幅降低，這種LED剛推出時,，批購報價為1美元,。而目前有可能以不到30美分的批購價買到20mA的白光LED。

LED照明應用需求分析 

        當然,，所有這些進步不僅促進了LED在不同應用中作為照明光源的使用,，同時也刺激了對LED驅(qū)動器IC的需求。要了解設計和制造LED驅(qū)動器IC面臨哪些障礙,，就必須了解白光LED要發(fā)光需要哪些條件,。白光LED必須用一個恒定電流源驅(qū)動，這樣白色光點才不會變化(也就是亮度必須一致),。另外,，既然白光LED是一個二極管，那么就必須克服它內(nèi)部的正向壓降(Vf),。Vf隨著白光LED電流值的不同而不同,，也會隨著溫度的變化而變化。一般情況下,，在整個工作溫度范圍內(nèi),，20mA白光LED的Vf在2.5V至3.9V的范圍內(nèi)變化。大多數(shù)應用都使用多個白光LED,，而且還可能將這些LED配置成并聯(lián),、串聯(lián)或串并聯(lián)混合形式。這意味著白光LED驅(qū)動器IC必須能夠為特定配置的多個LED提供足夠的電流和電壓,，而且這種IC所采用的電壓轉(zhuǎn)換拓撲必須同時滿足輸入電壓范圍和輸出電壓與電流的要求,。 

        LED的常見應用包括汽車和飛機儀表盤的顯示和指示,、交通信號燈、手機,、平板顯示器背光源,、礦工燈、建筑和露天大型體育場照明等,，而目前和未來幾年內(nèi),，LED市場增長的最大驅(qū)動力來自平板顯示器的背光照明需求。這些顯示器采用LCD屏,，用于電視機、導航系統(tǒng),、便攜式媒體播放器,、數(shù)字廣告牌和計算機監(jiān)視器。不過,，采用LED面臨熱量管理的技術(shù)挑戰(zhàn),。盡管LED不像其它光源那樣輻射那么多熱量，但是根據(jù)輸出功率的不同,，一些LED也許需要合適的散熱器,，這樣光輸出才不會減少，壽命也不會縮短,。例如,，光輸出為25lm的高亮度LED一般所消耗的功率超過1W。這意味著白光LED驅(qū)動器IC必須以高效率進行轉(zhuǎn)換,，這樣它才能不成為熱問題的主要成因,。另外，在很多情況下都存在空間受限問題,，LED驅(qū)動解決方案必須占板面積小,，而且外形尺寸小。 

        以手機為例,，今天大多數(shù)手機都有內(nèi)置數(shù)碼相機,，能夠拍攝高分辨率照片和視頻。相機性能的提高也導致對大功率白色光源的需求,，相機在室內(nèi)或在昏暗環(huán)境中需要使用這樣的光源,，白光LED已經(jīng)成為相機手機的主要光源,。因為白光LED擁有多種現(xiàn)代手機設計師所希望的特點：尺寸小,、高光輸出，能夠提供“閃光”和對“視頻”對象連續(xù)照明,。目前已經(jīng)專門為集成式相機照明開發(fā)了高輸出功率LED,。 

便攜式產(chǎn)品照明解決方案 

        盡管用大功率LED產(chǎn)生可見光很簡單,，但是如果不對已有設計進行改進，要形成高性能電源和電流控制解決方案卻非常困難的,。凌力爾特公司的LTC3454是一種新產(chǎn)品,，專門用于在大電流相機照明應用中提高電源轉(zhuǎn)換效率和準確度，并優(yōu)化對LED電流的控制,。

圖：基于LTC3783的大功率PWM LED驅(qū)動電路

        LTC3454是一種同步降壓-升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器,，為用單節(jié)鋰離子電池輸入以高達1A的電流驅(qū)動單個大功率LED而優(yōu)化。該器件視VIN與LED正向電壓之間關(guān)系的不同,，自動在同步降壓,、同步升壓和4開關(guān)降壓-升壓模式之間轉(zhuǎn)換。在整個可用鋰離子電池電壓范圍內(nèi)(2.7~4.2V)可實現(xiàn)高于90%的PLED/PIN效率,。 

        幾乎所有由電池供電的便攜式產(chǎn)品都采用彩色有源矩陣LCD來顯示用戶所需的信息和數(shù)據(jù),。不過，制造商卻面臨著一種挑戰(zhàn),，即需要確保用戶在任何環(huán)境中都能從這樣的顯示器上看到信息,。為了實現(xiàn)這個目標，制造商必須提供背光照明強度合適的彩色LCD,。這種背光照明一般是由白光LED提供的,。因而，產(chǎn)生緊湊,、高效率和低噪聲的LED供電解決方案需求,。 

        凌力爾特公司目前已經(jīng)提供了大量白光LED驅(qū)動器IC解決方案。這些解決方案或者使用低噪聲無電感器DC/DC轉(zhuǎn)換器(更為常見的叫法是電荷泵),，或者使用DC/DC轉(zhuǎn)換器,，這兩種轉(zhuǎn)換器的主要差別是是否需要電感器(磁性元件)。無電感器DC/DC轉(zhuǎn)換器非常適用于空間受限應用,，在這種應用中,，必須提供低至中等大小的負載電流。此外,，這種轉(zhuǎn)換器采用小型封裝,，需要非常少的外部組件，通常僅需要3個陶瓷電容器,。大多數(shù)升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器都進行了專門設計,，以便為白光LED背光照明提供高效率和恒電流驅(qū)動。 

        LTC3208是一種無電感器,、大電流,、軟件可配置的多顯示屏LED控制器，可以驅(qū)動17個LED,。該器件含有一個1A的高效率,、低噪聲電荷泵,，為主、副,、RGB,、相機和輔助LED顯示屏供電。LTC3208具有高達95%的效率和I2C串行接口,，給用戶帶來的益處有更長的電池壽命,、簡單的2線微控制器接口等。LT3486是一種雙通道,、1.3A白光LED升壓型轉(zhuǎn)換器,，具有寬調(diào)光范圍，專門為用單節(jié)鋰離子電池以恒定電流驅(qū)動多達16個LED(每個轉(zhuǎn)換器驅(qū)動8個串聯(lián)的LED)而設計,。 

高亮度LED驅(qū)動解決方案 

        高端電視機,、工業(yè)照明應用、汽車導航顯示屏和投影機的LCD TFT背光照明可能采用高亮度(HB)和超亮LED,。這類LED常見的應用領(lǐng)域是儀表板背光照明,、內(nèi)部照明，以及很多轎車和卡車的剎車燈,。豪華汽車制造商越來越多地利用最新的固態(tài)LED照明技術(shù)來提高未來車型的美感,，用這些更輕、更小和更耐用的器件實現(xiàn)內(nèi)部和外部照明,。很明顯,，與用白熾燈照明相比，LED有很多優(yōu)點,，例如LED有望降低長期成本并具有較長的壽命,。 

        不過，以大電流驅(qū)動LED要求DC/DC轉(zhuǎn)換器準確調(diào)節(jié)電流,，以確保一致的光強和顏色一致性并保護LED,。此外，還有一個重大挑戰(zhàn),，即用可能低于,、等于或高于負載電壓的電池電壓為1個或幾個LED串供電。另一個引起關(guān)注的問題是以大調(diào)光比高效率地對這些LED調(diào)光,，與此同時還要在低亮度和高亮度時保持這些LED的顏色特性不變,。最后，一個至關(guān)重要的要求是,，DC/DC驅(qū)動器要高效率工作,，尤其是在驅(qū)動HB LED時更是這樣，因為所有未轉(zhuǎn)化成光的功率都轉(zhuǎn)化成熱量消耗掉了,。 

        用汽車電池驅(qū)動LED時,，要求DC/DC轉(zhuǎn)換器準確調(diào)節(jié)LED電流，以確保一致的光強和顏色一致性,，并保護LED,。此外，視LED的用途不同,，DC/DC穩(wěn)壓器還應該為特定電源要求而優(yōu)化,。這里的重大挑戰(zhàn)也是用可能低于、等于或高于負載電壓的電池電壓為1個或幾個LED串供電,。需要關(guān)注的問題也是以大調(diào)光比高效率地對LED調(diào)光,，與此同時在低亮度和高亮度時保持這些LED的顏色特性不變。DC/DC驅(qū)動器要以高效率工作也是至關(guān)重要的要求,，尤其是驅(qū)動HB LED時,，原因與上述相同，未轉(zhuǎn)化成光的功率都轉(zhuǎn)化成熱量浪費掉了,。 

        LTC3783是一種電流模式,、多種拓撲轉(zhuǎn)換器，具有恒定電流PWM調(diào)光能力,，適用于驅(qū)動大功率LED串和LED組,。該器件采用專有技術(shù)，具有極快的PWM負載切換速度,，而且無瞬態(tài)欠壓或過壓問題,。LTC3783能以數(shù)字方式實現(xiàn)3,000:1的調(diào)光比(在100Hz時)，因為True Color PWM調(diào)光能夠保證白光和RGB LED的顏色一致性,。使用模擬控制方式時,，LTC3783還可實現(xiàn)100:1的附加調(diào)光比。這種調(diào)光能力很重要,，因為人眼對環(huán)境光線的微小變化極度敏感,。這個通用控制器可用作升壓、降壓,、降壓-升壓,、SEPIC或反激式轉(zhuǎn)換器，以及用作恒流/恒壓調(diào)節(jié)器,。無RSENSE工作模式利用MOSFET的接通電阻,，無需電流檢測電阻，提高了效率,。LTC3873的典型應用如下圖所示,。 

        LT3475是一個雙通道36V、2MHz的降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器,，用作恒流LED驅(qū)動器,，每通道提供高達1.5A的LED電流,。采用內(nèi)部檢測電阻和調(diào)光控制使該器件非常適用于驅(qū)動大電流LED。LT3475可在50mA至1.5A的寬電流范圍內(nèi)保持高輸出電流準確度,，同時獨特的True Color PWM電路可實現(xiàn)3,000:1的調(diào)光范圍,。 

        LT3475具有4V至36V的寬輸入電壓范圍，可調(diào)節(jié)從4節(jié)堿性/鎳鎘/鎳氫金屬電池和5V邏輯電壓軌到未穩(wěn)壓的墻上變壓器和汽車電源系統(tǒng)的多種電源,。其開關(guān)頻率可在200kHz至2MHz的范圍內(nèi)設置,，因此允許使用纖巧的電感器和陶瓷電容器，同時還可避開一些關(guān)鍵頻帶(如AM廣播頻帶),。LT3475可為驅(qū)動兩個或4個大電流LED組成非常緊湊的解決方案,。