处理所有LED串的必备工具

 简介

作为电源管理部门致力于产品线应用的工程师来说，他们通常在多路输出产品方面积累了丰富经验。该领域的单电源已经获得了成功，但为什么迟迟不开发双路或三路电源输出的产品呢？在LED照明领域，多通道恒流源有很多用途。RGB系统中流行使用三路或者多个三路输出，从应用于标牌和视频画面的每路每色输出10-20 mA电流到用于视频投影和娱乐照明的每个LED每色40 A输出均存在。为了实现RGB加黄色或RGB加白色的应用，也需要讨论四路输出器件。在高功率领域，大面积照明（HPWA照明）需要来自两个源的多路输出的LED驱动器。首先，典型HPWA应用（如公共街道照明、停车场和隧道照明）所需的流明数可能为10,000或更高，即使使用当今最好的器件，甚至使用每个LED可以发出200-300流明的较大电流的器件，也需要使用大量LED。其次，根据不同的安全等级，欧洲的EN61347和美国的UL8750等安全法规限制了单串LED可能达到的最大电压。60VDC是一个常见的极限值，串联的LED个数取决于每个LED的正向电压，一般串联的器件不可超过15至20个。如果需要更多的LED，就必须增加更多的LED串。

为了要处理多个并联的LED串，并获得所需的总光通量，LED驱动器制造商和控制IC制造商提供了多路输出的系统，使每串LED都有一个独立的专用恒流源。这远远优于多串LED并联后用一个大电流源驱动和每个LED串串联限流电阻的方法。虽然以上两个方法价格便宜，但可能不会提供客户期望的从LED灯获得的可靠性、性能或寿命。本文探讨了这类多输出方法，并提出了一个新的模块化或"N+1"的方法，可以用现成的恒流AC-DC电源或用户定制的恒流源快速而轻松地实现增加或减少的LED串数量的控制。

灵活性为王

从产品线应用工程师所获得的经验来看，许多产品关于多路输出的定义符合LED的多路电源输出基本结论。同样的规律可以适用于几乎所有的多通道器件，无论是运算放大器、模数转换器（ADC）、传感器前端，还是电源：一旦设置了通道数，客户还会要求不同的东西。这就出现了单、双、四和八通道，以及背光和通用照明的多输出情况下LED驱动器的其他通道数，如三、六、七或十通道器件，下面仅举几个例子。图1显示了一个四路输出线性电流源，它可以采用菊花链接的方式驱动更多通道，当灯设计人员确定需要多少串并联时，最多还可以禁用四个输出中的三个输出，从而实现最大的灵活性。当LED制造商频繁的发布新产品以刷新单位功率流明或单位货币（美元、欧元、日元等）流明时，会导致方案中LED总使用数量因采用新一代LED产品而变化，但该设计仍能很好的适应。

图1a：并联的LM3464可总共驱动多达16个LED串

图1b：禁用通道数不必整除以四

图1的系统有几个明显的优势，这一经典方法使用了AC-DC"一次电源"来降低中间总线电压（而且，由于安全标准通常在60VDC以下），那么可以为每个LED串设计一个基于开关稳压器的恒流源。利用这些多通道，可以更容易地集成线性电流源故障报告，由于线性稳压器产生的电气噪声可以达到最低限度，从而更加容易的满足了电磁兼容性（EMC）的要求；利用控制IC检测LED串的电压并调节来自AC-DC电源的电源轨，可以使电源效率与开关稳压器的最佳效率相等。（这个概念被称为动态余量控制，DHC）。

采用DHC的多输出线性系统仍存在一些弊端。例如，当所需的通道数从4个增加至5个时要怎么办。这时，可以使用两个LM3464，禁用一个器件中的两个通道和另一个所使用器件的三个通道，而留下八个未使用通道中的三个通道。LM3464还需要一个定制设计的一次电源来配合DHC的信号反馈的工作。快速上市的时间压力对于设计定制AC-DC电源，并获得安全和EMC认证可能不太可行。出于这个原因，工程师开发了一种使用多个LED串的HPWA LED灯的新方法，它具有快速原型化和灵活性的特点。这种设计基于"N+1"的理念：可使用可扩展的单通道器件轻松增加和减少电流源。

所有数目均除以一

LM3466采用了"N+1"的概念，不管器件数量多少，单通道线性电流源均使用简单的模拟通信，为LED灯提供灵活数目的电流源，以解决可能会遇到的最后时刻需要改变的LED串数，以及可能要在系统运行时处理意外断开和重新连接一个或多个LED串的问题。

LM3464、LM3466就是一种完全线性电源稳压器，不会将任何额外的开关噪声引入系统。虽然EMC测试和认证往往是事后处理的，但PCB布局、EMC滤波和测试工程所花费的时间可能等于或超过电源本身的设计时间。初级电源必须是一个开关稳压器，而且所有滤波可能往往集中在这一级所产生的EMI。像LM3464和其他基于DH