隨著LED在發(fā)光性能,、成本等幾乎各個方面的改進,，LED的應(yīng)用范圍越來越廣,，但在各應(yīng)用領(lǐng)域滲透的比例高低不一。如可尋址標志和建筑物照明這樣的商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中,，LED憑借在色彩,、總體擁有成本、工作壽命,、可靠性和便利性方面的優(yōu)勢,，應(yīng)用非常廣泛。如在建筑物裝飾照明應(yīng)用中,，使用LED可在建筑物外墻上營造出豐富的色彩,，及更好地彰顯建筑物的結(jié)構(gòu)。在移動標志應(yīng)用中,，還可以實時更新交通顯示屏,、視頻圖像及廣告牌上的信息。
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應(yīng)商,，針對各種LED應(yīng)用提供寬范圍的LED驅(qū)動器方案,，其中就包括用于可尋址標志和建筑物裝飾照明兩類常見應(yīng)用的系列線性驅(qū)動器(詳見下表)。這些驅(qū)動器能夠精確地穩(wěn)定LED電流,，并包含可編程接口,，利于軟件控制。本文將以CAT4008,、CAT4103和CAT9552為例,，分別闡述其主要功能和基本工作原理，便于工程師的選型設(shè)計,。
諸如廣告牌標志,、滾動橫幅、智能車輛標志和體育計分板等LED應(yīng)用需要采用多顆LED,，通常包含多串LED,，要求LED驅(qū)動方案提供恒定的光輸出，不同通道間的電流匹配精度要高,，要提供易用的接口來控制不同LED通道,，并且要具備可靠的保護功能。安森美半導(dǎo)體針對這類應(yīng)用的方案包括CAT4008和CAT4106等恒流LED汲入型驅(qū)動器,，其中前者支持8通道,，后者支持16通道。
以CAT4008為例,，典型LED通道匹配精度達±1.5%,，且LED通道能夠在輸出電壓低至0.4V(當LED電流為2~100 mA時)時保持穩(wěn)流狀態(tài)，在應(yīng)用設(shè)計中可以此實現(xiàn)更高的電源效率。圖1左側(cè)顯示的是CAT4008的框圖,，不同引腳的詳細功能說明參見參考資料[1],。這器件使用8路緊密匹配的汲電流來對每個通道的LED電流進行穩(wěn)流，而外部電阻RSET用于將LED通道電流設(shè)定為RSET電流的約51倍,。由于每個通道包含獨立電流感測電路,，故CAT4008能夠為所有通道都提供緊密的穩(wěn)流。在大多數(shù)電流和電源電壓條件下LED通道的最大壓降為0.4 V,，幫助改善散熱及提升LED驅(qū)動器能效,。上電時，欠壓鎖定電路清除所有閂鎖及移位寄存器信息,，并將所有輸出設(shè)置為關(guān)閉,。一旦達到欠壓鎖定閾值，就可以設(shè)定器件,。驅(qū)動器將每個連續(xù)LED輸出通道的激活時間各延遲17納秒(典型值),，即LED2相對LED1延遲17納秒，LED3相對LED1延遲34納秒,，并依次類推。延遲在閂鎖(LATCH)引腳激活時引入,，從而將LED電源上的浪涌電流降至最低,，從而能夠使用更小的旁路電容。
速度高達25MHz的高速,、四線(4-Wire)串行接口通過移位寄存器和鎖存架構(gòu)控制8通道中的每一個LED通道,。串行數(shù)據(jù)輸出引腳允許多個器件通過同一個串行接口串聯(lián)使用。CAT4008還有輸出關(guān)閉引腳,，該引腳可被用來關(guān)閉所有LED通道,，而不必依賴串口發(fā)送數(shù)據(jù)。此外,，CAT4008還具備熱保護功能,，在芯片溫度超過許可限度時關(guān)閉LED輸出。
高亮度,、高視覺沖擊力建筑物照明應(yīng)用的RGB LED像素驅(qū)動器
某些旨在營造高視覺沖擊力效果的建筑物裝飾照明應(yīng)用使用高亮度的LED,，要求LED驅(qū)動器能夠驅(qū)動高亮度的RGB LED，并且要具備高速接口,，從而支持高數(shù)據(jù)率并確保維持高數(shù)據(jù)完整性,，還需要具備超低的壓降，從而提供更高的能效,。
安森美半導(dǎo)體適合這類應(yīng)用的LED驅(qū)動器包括的帶獨立電流控制功能的三通道恒流RGB LED像素驅(qū)動器CAT4103和CAT4109,。其中，CAT4103為高端、多色彩,、“智能”LED建筑物照明應(yīng)用而設(shè)計,，具有高速串行接口，能支持達25 MHz的數(shù)據(jù)率,，提供完全緩沖的數(shù)據(jù)輸出,，確保在分布式(長距離)、菊花鏈型照明系統(tǒng)中維持最高的數(shù)據(jù)完整性,。而CAT4109使用并行接口,，每條通道具有專門的脈寬調(diào)制(PWM)控制，非常適合更常規(guī)的LED視覺效果應(yīng)用,，如混色和建筑物重點照明,。
CAT4103和CAT4109都支持每通道達175 mA的寬廣范圍LED恒流驅(qū)動，電流為60 mA時壓降電平至0.3 V ,，確保在驅(qū)動長串LED時提供最高性能,。這些驅(qū)動器每通道支持25 V的電壓電平，能夠以超過10瓦(W)的高亮度功率電平支持RGB像素,。
CAT4103和CAT4109是安森美半導(dǎo)體恒流低壓降驅(qū)動器(LDO?)產(chǎn)品線的兩款產(chǎn)品,，這產(chǎn)品線還包括CAT4101和CAT4104等，其中,，CAT4101提供高精度的1 A電流驅(qū)動能力,，而CAT4104是一款四通道的恒流LED驅(qū)動器，適合通用及建筑物照明,、汽車照明,、LCD背光等應(yīng)用。
I2C指示器驅(qū)動器及端口擴展器
市場上可以看到諸如由閃爍LED組成的廣告銷售標牌和具備開/關(guān)LED指示器的各種消費或工業(yè)用設(shè)備,，這些應(yīng)用需要能夠控制各個LED單獨導(dǎo)通/關(guān)閉或以某種頻率來閃爍的驅(qū)動方案,，安森美半導(dǎo)體的16通道I2C LED指示器及端口擴展器CAT9532和CAT9552就是適合這類應(yīng)用的兩款產(chǎn)品。
CAT9532和CAT9552提供16位并行輸入/輸出(I/O)端口擴展器,，優(yōu)化用于LED調(diào)光控制,，輸出能夠直接驅(qū)動并聯(lián)的16顆LED(每通道電流25 mA)，每個LED都可以單獨導(dǎo)通,、關(guān)閉,，或以兩種可編程速率中的一種來閃爍。兩款器件的I/O均可用作通用I/O(GPIO),，未被用于控制LED的端口能夠當成普通端口來使用(參見圖3),。
這兩款器件適合于需要限制總線流量或清空總線主控定時器的I2C和SMBus應(yīng)用。兩款器件都包含內(nèi)部振蕩器和驅(qū)動LED輸出的兩個脈寬調(diào)制(PWM)信號,，用戶可以設(shè)定每個獨立PWM信號的周期和占空比,。CAT9532的可選可編程閃爍頻率范圍為0.593 Hz至152 Hz,，CAT9552為0.172 Hz至44 Hz，兩款器件的占空比為0%至99.6%,，適合的具體應(yīng)用包括背光,、RGB混色、傳感器控制,、電源開關(guān)/按鈕,、報警系統(tǒng)、辦公設(shè)備,、家電控制面板和銷售點(POS)顯示屏等,。
總結(jié)：
本文分析了常見的LED控制應(yīng)用及其對驅(qū)動/控制方案的基本要求，介紹了安森美半導(dǎo)體用于這些應(yīng)用的主要產(chǎn)品及其特點,。而安森美半導(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應(yīng)商,，提供涵蓋1 至數(shù)百瓦功率范圍的LED照明驅(qū)動及PFC解決方案，適合包括本文所述LED控制應(yīng)用在內(nèi)的寬廣應(yīng)用范圍,，而無論LED照明應(yīng)用采用的是AC-DC電源,、DC-DC電源或是電池供電，并滿足客戶對低成本,、高性價比,、高能效的要求。