LED驅(qū)動器IC的需求顯著增長，成為眾多最終應(yīng)用必不可少的器件

背景

去年對于 LED 的應(yīng)用相當(dāng)關(guān)鍵。目前，LED 已經(jīng)成為很多模擬 IC 廠商的主流業(yè)務(wù)之一。在過去的12個月，LED 本身達(dá)到了幾項(xiàng)重要指標(biāo)，從而使 LED驅(qū)動器 IC 的需求顯著增長，成為眾多最終應(yīng)用必不可少的器件。

通過觀察促使 LED 驅(qū)動器 IC 需求從早期增長階段逐步上升并進(jìn)入加速增長階段的幾個推動因素，我們可以毫無疑問地斷定 LED 將很快成為主流光源。其中背后的四大市場推動力為汽車照明系統(tǒng)、增長的 LED 光輸出能力、LED 一直具有的性價比，以及 LED 作為白熾燈替代品的潛在用途。

奧迪 (Audi) 是首家在其車輛中使用 LED 前燈的汽車制造商。其總成包括兩個由兩個 LED 陣列組成并起主要作用的近光前燈，而每個陣列上各有4 個有源元件。前燈透鏡后有另外 3 個 LED 陣列，每個上面各有兩個 LED 芯片，它們的工作是控制明/暗邊界和前燈照射范圍。對于遠(yuǎn)光前燈，有 4 個 LED 陣列靠近近光燈陣列?？偝上戮壐浇幸慌庞?24 個 LED 組成的日間行駛燈。1A 電流條件下，每個 LED 陣列光通量可達(dá) 600 流明。該總成曾首次作為2008 款R8 豪華型跑車的可選功能提供。而大眾 (VW)、雷克薩斯 (Lexus) 和凱迪拉克 (Cadillac) 等其它汽車制造商也很快在當(dāng)年車款中使用各自的 LED 前燈。

大功率、高亮度 LED 光輸出在實(shí)驗(yàn)室中已突破100 流明/W，一些制造商甚至宣稱其峰值輸出可達(dá)120 流明/W。這表明 LED 在節(jié)能方面已超過 80 流明/W 的 CCFL。可以進(jìn)一步預(yù)計，到 2012 年，LED的輸出將有望達(dá)到 150 流明/W。與此同時，當(dāng)今市場對“綠色”節(jié)能產(chǎn)品十分關(guān)注，LED 照明系統(tǒng)因不含任何有害物質(zhì)而備受青睞，因?yàn)?CCFL 燈管內(nèi)含有毒的汞蒸汽。

這一點(diǎn)對美國而言非常重要，因?yàn)楦鶕?jù)美國能源部 (DOE) 的報告，美國全年發(fā)電量的 22% 被用于照明。廣泛采用 LED 照明替代方法可使用電量減半，從而顯著減少溫室氣體排放。為進(jìn)一步說明，讓我們來看一下美國每年約4萬億kw的總用電量 (來源：World Book of Facts)。如表 1 所示，化石燃料顯然是最大的發(fā)電來源。

化石燃料的消耗直接影響溫室氣體總量，因此我們對化石燃料的需求越少，全球溫室效應(yīng)造成的影響就越小。無論是媒、天然氣還是石油，其影響都是一樣。按照這個觀點(diǎn)，到 2027 年，LED 照明可每年減少相當(dāng)于 5 億桶石油的能源消耗，并減少二氧化碳的排放。

LED 光源的成本正逐年迅速下降。Polybrite (一家整合 LED 技術(shù)的照明產(chǎn)品領(lǐng)先廠商) 聲稱，僅在過去一年，一個白光二極管的價格就從超過 7美元下降至 1.50美元左右。其中一些白光二極管用了 LED燈泡，并大大增加降低了成本。Polybrite 進(jìn)一步預(yù)測，LED 燈泡價格將在 2009 年降低到消費(fèi)者能接受的水平，從而取代白熾燈泡。

表1：美國的各種發(fā)電來源

另外，Cree (北美一家生產(chǎn)用于各種中至大功率LED 芯片的廠商) 聲稱已設(shè)計出一種發(fā)光芯片，可使LED 燈泡發(fā)出相當(dāng)于美國家庭常用的 75 W 白熾燈泡的亮度。

綠色 LED 照明解決方案很明顯，任何與節(jié)能或能量收集相關(guān)的產(chǎn)品都具有市場增長潛力，免受目前市場環(huán)境的影響。LED 驅(qū)動器 IC 將促進(jìn)新一代低功耗照明廣泛應(yīng)用于汽車、醫(yī)療儀器、筆記本電腦和辦公照明等領(lǐng)域。凌力爾特公司具有可滿足 LED 驅(qū)動設(shè)計需求的豐富產(chǎn)品，在這一領(lǐng)域的最新創(chuàng)新產(chǎn)品包括LT3595(A)、LT3513 和LT3755。

LT3595(A) LED 驅(qū)動器 IC是一款降壓模式 LED驅(qū)動器，有 16 個單獨(dú)的通道，每個可以從高達(dá) 45V的輸入驅(qū)動一串由多達(dá) 10 個 50mA 的 LED 組成的LED 串。每個通道都可用來驅(qū)動由 10 個 LED 組成的 LED 組，以提供局部調(diào)光。這樣，每個 LT3595A都可以驅(qū)動多達(dá) 160 個 50mA 的白光 LED。一個46 英寸的 LCD TV 需要約 10 個 LT3595A (每個HDTV)。其 16 個通道中的每一個都可以獨(dú)立控制，并具有單獨(dú)的PWM輸入，這具有高達(dá)5000:1 的 PWM 調(diào)光比。

每個通道僅需要一個纖巧的片狀電感器和一個甚至更加纖巧的陶瓷輸出電容器。唯一所需的其他組件是單個輸入電容器和電流設(shè)置電阻，如圖 1 所示。所有16個通道的箝位二極管、電源開關(guān)和具補(bǔ)償功能的控制邏輯電路均被壓縮在LT3595 相對較小的56引腳、5mm x 9mm QFN封裝之中。大多數(shù)電池供電型便攜式產(chǎn)品都有一個或多個屏幕，為用戶顯示圖形信息。然而，TFT-LCD 面板 (甚至是 OLED 面板) 的供電系統(tǒng)需要設(shè)計者的特別注意。為了給 TFT-LCD 面板正確供電， DC/DC 轉(zhuǎn)換器必須能夠按照正確的上電和斷電順序，提供 3個獨(dú)立輸出電壓：AVDD、VON 和VOFF。凌力爾特公司充分認(rèn)識到這一點(diǎn)，并為此特別開發(fā)出專用的單片DC/DC 轉(zhuǎn)換器。最新發(fā)布的 LT3513 轉(zhuǎn)換器具有 5個獨(dú)立控制的穩(wěn)壓器，可滿足 TFT-LCD 面板內(nèi)所有必要的電壓軌。

LT3513 的降壓型穩(wěn)壓器能為邏輯電壓軌提供高達(dá) 1.2A 的連續(xù)輸出電流。通過 LDO 控制器和外部 NPN MOSFET 可產(chǎn)生較低電壓的二次邏輯電源。一個大功率升壓型轉(zhuǎn)換器 (ISW = 1.5A)、一個低功耗升壓型轉(zhuǎn)換器 (ISW = 250mA) 和一個負(fù)輸出轉(zhuǎn)換器 (ISW = 250mA) 可提供 LED 面板通常所需的 3 個獨(dú)立輸出電壓：AVDD、VON 和VOFF。一個集成的高端PNP提供VON信號的延遲接通，同時，如果4個輸出的任何一個比它們的編程輸出電壓低10% 以上，PanelProtect 電路就禁止VON，從而保護(hù)TFT-LCD 顯示屏。其它特點(diǎn)包括集成肖特基二極管、用于AVDD的PGOOD引腳和用于降壓型穩(wěn)壓器的電感器電流檢測。

LT3755/-1 是一款 60V 高壓側(cè)電流檢測DC/DC 控制器，適用于驅(qū)動從4.5V～40V輸入電壓范圍的大電流LED。L T 3 7 5 6/- 1采用相同設(shè)計，但 輸 出 電 壓 可 達(dá)100V，輸入電壓從6V～ 100V。兩個 “-1” 型號的器件都具有外部同步能力，而標(biāo)準(zhǔn)單元用 Open LED 狀態(tài)指示器替代了引腳的功能。這兩款產(chǎn)品廣泛適用于汽車、工業(yè)和建筑照明等應(yīng)用。

LT3756/-1解決方案更適用于 48V 電壓軌等要求輸入電壓高于 40V 的應(yīng)用。這兩個器件采用外部 N溝道 MOSFET，可以用標(biāo)稱 12V 輸入驅(qū)動多達(dá) 14 個1A 的白光 LED，從而提供超過 50W 的功率。這些器件集成了高壓側(cè)電流檢測，能夠用于升壓、降壓、降壓-升壓或 SEPIC 和反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。LT3755/-1和 LT3756/-1可在升壓模式下實(shí)現(xiàn)高于 94% 的效率，無需任何外部散熱器。頻率調(diào)節(jié)引腳允許用戶在 100kHz～1MHz 范圍內(nèi)對頻率編程，從而優(yōu)化了效率，同時最大限度地減小外部元件的尺寸并降低成本。LT3755/-1和 LT3756/-1 采用 3mm x 3mmQFN 封裝或耐熱增強(qiáng)型 MSOP-16E 封裝，可組成非常緊湊的大功率LED 驅(qū)動器解決方案。

LT3755/-1和 LT3756/-1采用 True Color PWM調(diào)光，以高達(dá) 3000:1 的調(diào)光比實(shí)現(xiàn)恒定的 LED 色彩。就非極苛刻的調(diào)光要求而言，CTRL 引腳可以用來提供 10:1 的模擬調(diào)光比。其固定頻率、電流模式架構(gòu)允許在寬電源和輸出電壓范圍穩(wěn)定工作。FB 引腳接地參考電壓可用作幾個 LED 保護(hù)功能的輸入，使該轉(zhuǎn)換器可以作為恒壓源工作。

結(jié)論

顯然，LED 光源已成為廣泛應(yīng)用中應(yīng)對最新一代綠色照明要求的主流之選。然而，系統(tǒng)設(shè)計者仍需通過 LED 驅(qū)動器 IC 來滿足其具體設(shè)計所需的性能。因此，LED 驅(qū)動器 IC 必須能為采用轉(zhuǎn)換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的各種不同類型的 LED 配置提供充足的電流和電壓，以滿足輸入電壓范圍和所需的輸出電壓及電流要求，并同時符合綠色環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。