新的汽车显示屏需要能提供30,000:1调光比的背光照明LED驱动器

LED 照明的另一个重要好处是，高性能 LED 驱动器 IC 提供的宽调光比能力。由于汽车内部的环境照明条件变化范围很大，包括从直接日光照明到完全黑暗之间的每一种变化，因此 LED 背光照明系统必须能够提供非常大的调光比，一般高达 30,000:1。采用合适的 LED 驱动器 IC，这种大的调光比相对容易实现，而用 CCFL 背光照明则不可能。图 1 显示了一个典型的基于 LCD 的模拟仪表板。
                                   

 图 1：模拟仪表板

汽车 LED 照明的设计参数

为了确保最佳性能和长的工作寿命，LED 需要一个有效的驱动电路。这些驱动器 IC 必须靠条件相当苛刻的汽车电源总线工作，而且必须经济实惠并节省空间。为了保持 LED 有长的工作寿命，必须不超过 LED 电流和温度限制。

汽车行业的主要挑战之一是，克服汽车电源总线上要求非常苛刻的电气环境。主要的挑战是瞬态情况，如大家熟知的负载突降和冷车发动。负载突降情况指的是，在交流发电机仍然在给电池充电时，电池电缆断开。这可能在电池电缆松动而汽车正在行驶时、或者在电池电缆断裂而汽车正在行驶时发生。这种电池电缆的突然断接可能产生高达 40V 的瞬态电压尖峰，因为交流发电机试图给一个已经断接的电池充满电。交流发电机上的瞬态电压抑制器通常将总线电压箝位到约 36V，并吸收大多数电流浪涌。不过，交流发电机下游的 DC/DC 转换器要承受这些 36V 至 40V 的瞬态电压尖峰。要求这些转换器在发生这种瞬态事件时不被损坏，而且使输出电压稳定。有各种不同的可替换保护电路可在外部实现，通常是瞬态电压抑制器。不过它们增加成本和重量并占用空间。

"冷车发动"指的是汽车引擎处于寒冷或冰冻温度一段时间后发生的情况。引擎机油变得极黏稠，需要引擎启动器提供更大的扭转力，这反过来又从电池吸取了更大的电流。这种大电流负载可能在点火时将电池/主总线电压拉至低于 4.0V，之后一般返回到标称的 12V。

不过，有一种新的解决方案可以帮助摆脱这种困境。凌力尔特公司的 LT3599 能够在出现这两种情况时不被损坏，并调节一个固定的输出电压。该器件 3V 至 30V 的输入电压范围和 40V 的瞬态保护使其非常适合汽车环境。甚至当 VIN 高于 VOUT 时 (这种情况可以在 36V 瞬态时发生)，LT3599 仍将调节所需的输出电压。

大多数 LCD 背光照明应用需要 10 至 15W 的 LED 功率，凌力尔特公司的 LT3599 已经设计成为这种应用服务。它能够将汽车总线电压 (标称 12V) 提高至高达 44V，以驱动多达 4 个并联的 LED 串 (每串含有 10 个串联的 100mA LED)。图 2 显示了 LT3599 驱动 4 个并联 LED 串的原理图，每串都由 10 个 80mA 的 LED 组成，总共提供 12W 功率。

图 2：采用 LT3599 构成的效率为 90% 的 12W LED 背光照明电路

LT3599 采用一种自适应反馈环路设计，该设计调节输出电压至略高于 LED 串的最高电压。这最大限度地降低了镇流电路中损失的功率，以优化效率。图 3 说明了 LT3599 的效率，其效率可高达 90%。这一点很重要，因为这样就无需任何散热措施了，从而实现了占板面积非常紧凑的扁平解决方案。就驱动 LED 阵列而言，同样重要的是，提供准确的电流匹配，以确保背光照明亮度在整个显示屏上是一致的。LT3599 在 -40°C 至 125°C 的温度范围内保证 LED 的电流变化低于 2%。

  
LT3599 电流匹配随温度的变化                 LT3599 效率随 LED 电流的变化
                 
图 3：图 2 中 LT3599 的 LED 电流匹配和效率

LT3599 采用固定频率、恒定电流升压型转换器拓扑。其内部的 44V、2A 开关能够驱动 4 个 LED 串 (每串由多达 10 个 100mA 的 LED 串联组成)。其开关频率在 200kHz 至 2.5MHz 范围内是可编程和可同步的，从而使其能够保持开关频率在 AM 收音机频带之外，同时最大限度地减小外部组件尺寸。如果所使用的 LED 串较少，那么其设计还使该器件能够运行 4 个 LED 串之一，而且每串都能够提供额外的 LED 电流。每个 LED 串都能使用相同数量的 LED，或者可以每串用不同数量的 LED，以非对称形式运行。

LT3599 提供