在汽車尾燈、廣告牌、裝飾照明、電冰箱和洗衣機(jī)照明等應(yīng)用中，LED正在大量替代原有的氖燈及鎢絲燈泡。這類應(yīng)用中使用的LED，工作電流僅需20 mA至150 mA之間，在這個(gè)電流范圍通常采用線性穩(wěn)壓器及電阻型驅(qū)動(dòng)器作為LED驅(qū)動(dòng)器。線性穩(wěn)壓器及電阻型驅(qū)動(dòng)器可能會(huì)被另一種經(jīng)濟(jì)高效的驅(qū)動(dòng)器所取代——線性恒流穩(wěn)壓器(Linear Constant Current Regulators ,CCR)。
市場上典型的LED驅(qū)動(dòng)器
市場上典型的LED驅(qū)動(dòng)器有三類：開關(guān)穩(wěn)壓器、線性穩(wěn)壓器和電阻型驅(qū)動(dòng)器：
l 開關(guān)穩(wěn)壓器的能效高，并提供極佳的亮度控制，但同時(shí)價(jià)格也相對較高；
l 線性穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)比較簡單，易于設(shè)計(jì)，提供穩(wěn)流及過流保護(hù)，具有外部電流設(shè)定點(diǎn)，且沒有電磁兼容性(EMC)問題；
l 電阻型驅(qū)動(dòng)器利用電阻這樣的簡單分立器件，限制LED串電流，價(jià)格較低，同樣易于設(shè)計(jì)，且沒有EMC問題。
這三種驅(qū)動(dòng)器分別適合不同等級(jí)的電流應(yīng)用：
l 電流大于500 mA的大電流應(yīng)用采用開關(guān)穩(wěn)壓器；
l 在電流低于200 mA的低電流應(yīng)用中，通常采用線性穩(wěn)壓器及電阻型驅(qū)動(dòng)器，這是因?yàn)榫€性驅(qū)動(dòng)器限于自身結(jié)構(gòu)原因，無法提供這樣大的電流；
l 在200至500 mA的中等電流應(yīng)用中，既可以采用線性穩(wěn)壓器，也可以采用開關(guān)穩(wěn)壓器。
在諸如汽車尾燈的低電流LED應(yīng)用中，開關(guān)穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)復(fù)雜，存在電磁干擾，不太適合，線性穩(wěn)壓器不太經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，電阻型驅(qū)動(dòng)器成本較低且結(jié)構(gòu)簡單，但這種驅(qū)動(dòng)器的工作電流和工作電壓呈線性關(guān)系，在低電壓條件下，正向電流較低，會(huì)導(dǎo)致LED亮度不足，高電壓下，通過LED的電流很高，且在負(fù)載突降等瞬態(tài)條件下，LED可能受損。而且，這種解決方案需要恰當(dāng)?shù)?/span>LED編碼(binning)，電阻庫存大，且能效低。
能否有一種比開關(guān)穩(wěn)壓器和普通線性穩(wěn)壓器經(jīng)濟(jì)、但在性能上又比電阻型驅(qū)動(dòng)高出許多的驅(qū)動(dòng)方案呢？針對這一需求，安森美推出一種新的LED驅(qū)動(dòng)方案——分立線性恒流穩(wěn)壓器。
線性恒流穩(wěn)壓器的特點(diǎn)
與電阻型驅(qū)動(dòng)器相比，線性恒流穩(wěn)壓器可提供穩(wěn)定電流，在寬電壓范圍下可保持LED亮度恒定，在高輸入電壓時(shí)保護(hù)LED，使其免于過驅(qū)動(dòng)，在低輸入電壓時(shí)提供更高的亮度。其恒流特性，可以減少或消除源自不同供應(yīng)商提供的不同LED的編碼成本，使系統(tǒng)總成本更低。
在近日舉行的安森美CCR產(chǎn)品推介會(huì)上，安森美半導(dǎo)體標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品部小信號(hào)分部新品市場營銷及應(yīng)用總監(jiān)Asif Jakwani現(xiàn)場演示了分別采用電阻型驅(qū)動(dòng)器和線性恒流穩(wěn)壓器的汽車組合LED尾燈方案，其中的CCR的穩(wěn)定電流為25 mA：
l 在9 V的相同輸入電壓時(shí)，CCR驅(qū)動(dòng)的尾燈亮度比電阻型驅(qū)動(dòng)器的亮，說明CCR驅(qū)動(dòng)電流高；
l 在13 V的相同電壓輸入時(shí)，二者亮度一致；
l 電壓高于13 V后，CCR驅(qū)動(dòng)的尾燈亮度變化不明顯，說明電流逐漸穩(wěn)流在25 mA，而電阻型驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的尾燈，隨著電壓加大亮度變亮，說明驅(qū)動(dòng)電流在上升。
據(jù)Asif Jakwani介紹，在9到19V的汽車尾燈電壓范圍內(nèi)，CCR提供的電流精度達(dá)±10%，而電阻型的電流精度僅為±50%。
總所周知，LED在過電壓、過熱情況下會(huì)出現(xiàn)光效較低甚至損壞。Asif Jakwani介紹說，CCR在設(shè)計(jì)時(shí)也考慮到這些情況，帶有負(fù)溫度系數(shù)(NTC)，在極端的電壓和工作溫度下保護(hù)LED免受熱失控影響。例如，采用SOT-223表面貼裝封裝的器件尺寸為7.0 mm x 6.5 mm x 1.6 mm，85℃時(shí)能在電路板上500 mm長/不到29克重的銅片上耗散630 mW的功率，適合極端的熱工作環(huán)境。
Asif Jakwani表示，面市的CCR通過了AEC101汽車標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，達(dá)到了汽車應(yīng)用要求；這些器件還承受開關(guān)瞬態(tài)及電壓尖峰，并具備良好的靜電放電(ESD)額定脈沖等級(jí)，測得為1.8 kV。此外，這些器件還支持環(huán)保，使用無鹵素模子化合物，并符合無鉛RoHS指令要求。
電路設(shè)計(jì)比較簡單
CCR支持采用120/220 Vac供電，如在建筑物及通用照明應(yīng)用中，120/220 Vac交流市電輸入經(jīng)過橋式整流后，只需要保證輸入電壓減去LED串總電壓后所剩下的電壓不超過CCR 45 V的陽極-陰極最大電壓VAK即可。
安森美半導(dǎo)體首批NSI45系列10款雙端線性恒流穩(wěn)壓器已于2009年5月推出，雙端CCR不可調(diào)光，若要實(shí)現(xiàn)調(diào)光功能，需要在并聯(lián)電阻或串聯(lián)一個(gè)三極管來實(shí)現(xiàn)調(diào)光。可調(diào)節(jié)輸出的三端線性恒流穩(wěn)壓器在今年第四季度規(guī)劃推出。
