驱动大功率LED之道

通过调光控制LED的亮度  

脉宽调制(PWM)是用于调暗LED，以控制LED系统中的光输出的主要方法。LED中的光输出随着IF的变化(在制造商规定的范围内)而以一种线性方式改变，但在单色LED中，发射光的主频也是不同的。对于以磷为基质的白色LED，其相关色温(CCT)是不同的。线性调光能用于在颜色/CCT上的这种变化被判定为可接受的应用中。这些应用的实例包括闪光灯、阅读灯，以及只有很少量的LED的系统，在这种系统中，从一盏灯到另一盏灯之间的颜色、CCT或亮度上的差别不是很明显。对于诸如汽车刹车灯、LCD背光灯，以及直视RGB灯等应用而言，亮度和颜色要求对于这种方法来说太过严格。为了减少这些应用中的光输出，同时对颜色和CCT进行严格控制，一个已知的、受控制的电流必须流经LED阵列串，然后，用受控制的占空比进行斩波控制。  

电流源输出端的PWM的另一种方法是斩波控制电源输入电压，也称之为“剧场调光”，这种方法普遍用于客车。一般情况下，这种情况在低频(50Hz"1000Hz)时发生。必须对这种方法和开关稳压器的使能管脚的PWM进行仔细分析，以防PWM频率和开关频率之间发生交互。输入电压的PWM或使能管脚可使开关稳压器发生振荡。基本的规则是保持开关频率至少高出PWM频率两个数量级将会消除这种交互。  

驱动LED的须知事项  

除了在驱动LED时可选择的各种功拓扑以外，还要考虑到一些其它的须知事项。LED系统设计者必须意识到对穿过LED的短路或系统中的开路LED故障采取必要的保护措施。配置为恒流源的开关稳压器在处理穿过LED阵列的短路上没有问题，但是，如果LED作为开路发生故障，则会将它们的输出电压驱动至系统限额。开路故障在HB LED中更加普遍，故障源于在过电流或热过载期间，捆绑电线有断裂的趋势。如果是降压稳压器，输出电压可以上升到和输入电压一样高，是占空比限额的几倍。由于许多基于降压稳压器的电流源采用很小的输出电容或不采用输出电容，因此，用户可以选择限定输出电路来处理最大输入电压，并且只需在开路条件下使输出电压上升即可。在这种情况下，电流由很小变为没有，因此，热应力出现的机会很小。  

如果是升压转换器和降压-升压转换器，开路系统的输出电压是未定义的，而且可以超出稳压器IC、功率半导体，以及输出滤波器的额定电压。防止输出电压失控的一种简单的方法是在输出端到反馈输入端之间放置一个齐纳二极管，利用在许多开关稳压器上都可以找到的过电压比较器。  

此外，LED系统设计者应注意驱动高亮度LED带来的散热管理问题。虽然在本文中没有讨论这一话题，但是作者希望设计人员意识到设计和HB LED应用中的散热问题。
  
结语  

随着照明世界逐渐向LED过渡，要驱动新型高亮度LED必须有足够的电子器件来提供电能。我们已经介绍了在一个系统中配置LED的一些基本方法以及可以用于驱动LED的可能的功率拓扑。对于LED配置以及功率拓扑的特定解决方案取决于应用限制、系统技术规范和设计者的偏好。本文还提醒设计者 ：在设计LED驱动系统的过程中应该意识到的潜在危险。我们只有采用正确的设计指导方能实现—LED点亮全世界—这一承诺。