LED驱动设计技巧及应用方案集锦

CSEPIC电容器提供了输入和输出之间的隔离。SEPIC转换器的不足是需要两个电感器，但两个电感器可以轻松地缠绕在同个芯上，而不是作为两个分立的 部件。图6显示同样使用LM3421控制器的应用电路示例。

　　图6 SEPIC配置中的LM3421

　　使用串联/并联LED的组合尾灯

　 　另一个常见的照明应用是尾灯/闪光灯组件，也被称为组合尾灯（RCL）。对于在12V~14V直流电源供电中具有3V典型正向电压（VF）的LED来 说，一个可能的解决方案是使用降压开关稳压器。由于最低值为12V，因此只允许3个LED串联。可以采用图7所示的串联/并联组合，因为在一个串联灯组中 所有必备的LED的总电压将超过12V。

　　图7 串联/并联阵列

　 　对于此应用的调光和闪光部分，可以使用多种方法降低向 LED阵列提供的功率。最常用的一种方法是脉宽调制（PWM）调光，这种方法通常使用专门的逻辑信号高速开启和关闭LED以控制总体光输出。这种方法简单 有效，但可能极少用于汽车电子系统应用，因为在线束中需要一根额外的线路用于调光信号。另一种方法称为双线调光，向LED驱动器提供的电源定期中断以控制 调光。1.5A整体式开关稳压器LM3406具有此功能，其真实电流平均值实现更严密的光输出控制。集成的N通道MOSFET不提供控制器集成电路具有的 灵活性，因此降低了板上的复杂性。图8显示了使用双线调光方法的LM3406应用示例。

　　图8 双线调光的LM3406配置

　 　LM3406包含输入电压感应针脚 （VINS）使照明设计师可以鱼和熊掌兼得，因为他们可以实现标准PWM调光的优点，同时降低系统接线复杂性（照明部件距离控制电路较远）。阻挡二极管 D2允许输入电容器CIN保持与LM3406的连接，这与非双线调光设置相同，因此使LM3406在调光阶段可以保持完全供电。这比简单的开启和关闭零部 件来实现调光更为高效，因为LM3406的所有内部支持电路在调光过程中保持通电。因此，部件可以立即进入调光阶段，集成电路没有恢复和运行延时。这样， 在双线调光设置中，LM3406的工作方式与输出控制中使用逻辑调光针脚的方式相同。标准PWM设置需要的附加部件只有阻挡二极管D2、VINS下拉电阻 器RPD和用于实现理想斩波开关S1的部件。

　　使用串联LED和升压/降压稳压器组合的RCL示例

　 　在并联灯组阵列中，配置 LED通过允许LED功率级在12V~14V轨道下直接运行，极大地简化系统设计，但并联/串联组合也同样具有一些缺点。在查看LED制造商数据表时，可 以注意到两个重要的事实：LED的光输出与流经的电流成正比，LED的动态电阻随着VF而变化。制造商按VF、光通量和颜色（或色温）对LED分级。例 如，典型的VF级别可能包含范围从3.27V到3.51V（25℃时）的LED，所有级别的整个范围可以从2.8V到4.2V。由于LED制造商通常向客 户销售多个级别的LED，关注成本的设计师依赖所有LED都具有紧密VF分布是不实际的。

　　下例显示了VF变化的影响。在实验中，使用图9 所示两种设置收集数据。一种设置用于4个LED（每个LED都具有专门的电流源），另一种设置用于并联的4个LED（共享一个电流源）。表1所示数据在 25℃加电后5秒内测得，以最大限度降低LED自发热的影响。

　　图9 实验性设置

　　表1多电流源设置（左）和单电流源设置（右）的数据

　 　从这些数据可以明显看出LEDVF变化在并联运行时将导致不均匀电流分布。即使对于分级的LED，也可以看到类似的影响，并联阵列中各串联灯组的电流分 布不均。改进并联灯组间电流分布的一种方式是向各灯组增加镇流电阻器。这有助于使电流分布均匀化，但存在的主要问题是由于镇流电阻器的功耗而降低了效率。

　 　根据具体的设计，上述问题的影响可能可以忽略。但是，如果系统设计师对上述影响存有顾虑，可以采用单个串联灯组作为首选拓扑结构。在这种解决方法中，仍 可以使用LM3406等部件，但将增大系统复杂性，因为需要新前端部件用于传输超出12V~14V的电源电压为LED驱动器供电。然后，LED驱动器降低 此新电压，为单个LED灯组供电。这可以通过在直流电源和LM3406 之间增加升压DC/DC功率级轻松实现，如图10所示。通过此拓扑结构，串联灯组中的所有LED均具有相同的电流，无论各LED的VF值是多少。

　　图10 升压和降压组合

还需要注意的一个问题是为什么应包含降压功率级，而不是直接使用升压稳压器运行LED。这两种拓扑结构之间的重要区别是输出电容器：升压稳压器需要输出 电容器，而降压稳压器可以使用或不使用输出电容器操作。如果设置中使用输出电容器，即使在稳压器已进入调光模式并停止向LED供电后，仍可以为LED输送 电流