高亮度LED驱动动态及电路集锦

Maxim推出具有宽输入电压范围的高亮度 (HB) LED驱动器MAX16801/MAX16802。MAX16801适合通用的交流输入 (85V至265V交流电压整流输入)LED驱动器，MAX16802则适用于直流输入LED驱动器 (10.8V至24VDC，采用外部偏置时输入电压可以更高)。MAX16801/MAX16802具有262kHz固定开关频率，采用电流模式控制方案。配合使用外部MOSFET，可提供大功率输出 (超过50W)，并可获得较高效率(85%以上)。允许使用小尺寸元件，从而降低了系统成本。可以驱动几路串联的HB LED，通过PWM或线性亮度调节实现较宽 (0至100%)的调节范围。需要调节LED电流时，可利用内部误差放大器和为1%的基准进行调节。
MAX16801/MAX16802工作在扩展级温度范围 (-40℃至+85℃)，采用表面贴装、8引脚μMAX无铅封装。

3. 用电池组驱动七个高亮度白光LED的电路设计

为驱动一个以上的高亮度白光LED，设计工程师需要选择是串联连接LED或是并联连接LED。当然，每种连接方式都会给设计带来折衷。
   并联连接只需在每个LED两端施加较低的电压，但需要利用镇流电阻或电流源来保证每个LED的亮度一致。如果流过每个LED的偏置电流大小不同，则它们的亮度也不同，从而导致整个光源亮度不均匀。然而，利用镇流电阻或电流源来保证LED的亮度一致将缩短电池的使用寿命。
   采用串联连接本质上可以很好保证电流的一致性，但需要给LED串施加较高电压。为达到适当的照明亮度，普通白光LED需要3.6V偏置电压和20mA的偏置电流。图1给出了可以调节7个白光LED串亮度的低成本电感型升压电路。
   这个电路可以分成两个部分：由Q1和Q2组成的升压电路，以及由Q3和JFET1组成的控制电路。假设Q1截止，当电池电压略高于Q2的VVB时，Q2基极将流过正电流(iB=(电池电压VBE)/RJET1)。此时，Q2导通，电感L1接地。
   随着L1上的电流以di/dt的速度增大，能量在L1磁场中保存起来。随着电流逐渐增大，它也流过Q2的电阻RSAT(SD1和LED串处于截止状态)。Q2的集电极电压足够高，能使Q1导通。Q1的基极电压通过由R1和C1组成的前馈网络连到Q2的集电极。R1也被用来限制Q1的基极电流。
   Q1导通后，驱动Q2的基极接地，于是Q2截止，L1的能量随着磁场减弱被释放到LED串中。
   L1的快速回零动作在LED串上施加了高于26V的正向偏置电压，使LED发出白光。由于人眼感觉不到LED的高频闪烁，所以该电路可提供亮度恒定的照明。当L1放电结束后，Q1返回到截止状态。
   正常工作时，这个自振荡动作重复进行，直到电池电压下降到小于Q2的VBE 与JFET1压降(大约1V)之和，这时Q2不再导通。L1、Q2的 RSAT和Q1、Q2的开关特性也会影响振荡周期和占空比。

电池组(4个碱性电池)的电压被提高到26V以上，以便向由7个串联的白光LED组成的LED串提供正向偏置。  
   流经R4的小直流电流(不到20uA)对Q3进行偏置，以调节JFET1的通道电阻，从而调节电池漏电流以延长电池寿命。JFET1的栅极电压比电池组电压高0.9V左右。这里p-JFET被用作耗尽型器件，当VGS等于零时，p-JFET导通。
   ET的源极连接电池端子。设计工程师可通过提高栅极电压(比电池正电压更高)来关断该通道。栅极电压比电池电压越高，通道电阻就越大。
   因此，当电池组电压从6V下降到3V时，振荡频率下降(JFET1的VGS将略有变化)。此时，LED的亮度略微下降。理想情况下，控制环路将保持LED电流不变。但人眼对光的灵敏度服从准对数关系，因此在电池组电压下降到2V左右以前，亮度的小幅度线性下降不易被察觉。
   另一种方案是保持电池的输出功率(电流与电压之积)不变。由于存在电池内阻损耗，虽然这样做可保持LED亮度不变，但将缩短电池寿命，此外电路的复杂性也将大大提高。总之，这个简单电路的LED亮度将在整个电池寿命期间变化很小。
   可以稍微调节LED串的亮度，比如设计工程师通过稍微改变R2的阻值来针对三极管和LED的制造偏差进行调节，这样光输出(单位：流明)可被设为固定值。
   当电池组能量即将耗尽时，可以把发光暗淡的LED串短路，而只连接一个LED，这时只要电池组还有1V的剩余电压，就可以让这个LED发出强光。这种单LED连接方式可以利用废弃的电池提供紧急照明。
   从安全方面考虑，当使用碱性电池时所有电池必须匹配。当电池组中能量少的电池的能量完全耗尽，而其它电池还有足够能量对能量耗尽的电池形成反向偏压时，将导致能量耗尽的电池过热并泄漏乳状酸液，从而产生安全问题。
   为实现电池匹配，应保证用同一包装的新电池同时更换全部4个电池。4个AA碱性电池的额定容量为4×1000mAh，这意味着LED可以连续照明约61个小时。电路原型的测试结果表明其连续照明时间为两天(48小时)多一点。

4. Maxim推出高效率高亮度LED驱动器

Maxim推出MAX16819/MAX16820高效LED驱动器，用于驱动高亮度发光二极管(HB LED)，适合于建筑、工业和汽车照明应用。MAX16819/MAX16820 HB LED驱动器仅需一个外部MOSFET和少量无源器件即可驱动高达3A电流的LED。每个器件多可驱动6只串联LED，提供从1W到25W以上的输出功率，效率高达94%。器件采用微型3mm x 3mm TDFN封装，在同等器件中尺寸。同时，高压电流检测放大器和高达2MHz的开关频率可进一步降低对空间和元件数目的要求。该系列器件高度集成，可大大降低功耗、提高可靠性，同时也降低了生产成本，可理想用于MR16 LED (替代传统MR16卤素灯)灯源以及汽车前、后照明灯(RCL、DRL以及雾灯)。 与驱动HB LED的通用降压控制架构不同，MAX16819/MAX16820驱动器采用滞回控制。利用这一控制技术，驱动器可以保证在PWM调光期间的快速瞬态响应和快速通/断控制，PWM调光技术通过专用的DIM输入实现较宽的调光范围(高达5000:1)或极高的调光开关频率(高达20kHz)。滞回控制具有较高的输入电源抑制比，并可快速响应LED调光。器件无需控制环路补偿，简化了设计并同时减少了元件数目。
    MAX16819/MAX16820的宽输入电压范围(4.5V至28V)使器件经过优化后，能够用于建筑、环境照明等不同输入电压标准的设备，并满足汽车应用的冷启动和甩负载要求。该系列LED驱动器工作于-40°C至+125°C汽车级温度范围，采用微型、3mm x 3mm、带裸焊盘的6引脚TDFN无铅封装。器件起价为$0.58 (1000片起，美国离岸价)。

5.高亮度LED灯驱动控制IC LC7226

概述
LC7226 是一款高效率，稳定可靠的高亮度LED灯驱动控制IC，内置高比较器，off-time控制电路，恒流驱动等电路，特别适合大功率，多个高亮度LED灯串恒流驱动。
LC7226采用固定off-time控制工作方式，其工作频率可高达2.5MHz，可使外部电感和滤波电高、体积减少，效率提高。off-time时间，可通过外部电阻和电感进行设置，工作频率可根据用户要求而改变。在EN端加PWM信号，可调节LED灯的亮度。
通过调节外置的电阻，能控制高亮度LED灯的驱动电流，使LED灯亮度达到预期恒定亮度，流过高亮度LED灯的电流可从几毫安到1安培变化。
特性
可编程LED驱动电流，编程范围为几毫安到1安培
高效率：90%
宽输入电压范围：2.5V~400V
高工作频率：>2.5MHz
工作频率可调：500KHz~2.5MHz
驱动LED灯功能强：LED灯串可从1个到几百个LED高亮度灯
亮度可PWM可调：通过EN端，调节LED灯亮度
应用范围
+12V/24V供电汽车LED灯杯
220V交流供电LED照明灯
RGB大显屏高亮度LED灯
平板显示器LED背光灯
交通警示LED灯
恒流充电器控制
通用恒流源

6.美信推出高亮度LED驱动器，功率输出超过50W

Maxim(美信)日前推出具有宽输入电压范围的高亮度(HB)LED驱动器，MAX16801/MAX16802。MAX16801适用于通用交流输入(85V至265V交流电压整流输入)LED驱动器，MAX16802适用于直流输入电压LED驱动器(10.8V至24VDC，采用外部偏置时输入电压可以更高)。

Maxim称，MAX16801/MAX16802具有262kHz固定开关频率，采用电流模式控制方案。配合使用外部MOSFET，可提供大功率输出(超过50W)，并实现了较高的效率(超过85%)。允许使用小尺寸元件，从而降低了系统成本。

该驱动器IC可驱动几路串联的HB LED，通过PWM或线性亮度调节可实现宽调节范围(0至100%)。需要调节LED电流时，设计者可使用板上误差放大器以及为1%的基准。该器件适合buck、boost、SEPIC、隔离或非隔离反激拓扑，用于通用照明应用、装饰灯和建筑照明、显示器背光照明以及其它恒流源LED应用。

两款器件都具有45μA启动电流，允许使用大阻值启动电阻和小容量启动电容。LED驱动器启动迅速，功耗降低。允许通过外部电阻分压器设置输入启动电压，实现输入电压欠压锁定(UVLO)功能；拉低UVLO引脚将关断器件。MAX16801/MAX16802具有数字软启动，可在启动过程中较好地控制输出电流的上升。这从根本上消除了输出电流过冲。两款器件都具有热关断特性，以及50%或75%的占空比。

MAX16801/MAX16802额定工作在扩展级温度范围(-40℃至+85℃)，采用表面贴装、无铅、8引脚μMAX封装。起价为0.63美元(1,000片起，美国离岸价)。　

7.  高亮度LED驱动器设计范例

MAX5910和 MAX5917的PDF资料:  https://pdf.dzsc.com/X59/MAX5910_1282669.pdf   1A、75V高亮度LED驱动器，具有线性和/或PWM亮度调节 宽输入电压范围: 7.5V至75V 可编程LED电流高达1A 驱动3W LED SO-8封装 线性或PWM亮度调节  8. 借势2007 IIC，高亮度LED驱动器发起市场抢夺战 如今，LED驱动器的功能越来越多，应用领域越来越广泛，如何将更多的功能集成到更小的封装中，是所有LED驱动器厂商共同追求的目标。为了满足不同领域客户的需求，美信、国半、凌力尔特等均推出种类繁多的产品，对中国乃至世界市场发起了抢夺战。   “高亮度LED驱动器市场还很年轻，但发展很快，产品多，竞争激烈。”在2007 IIC上，美信公司(Maxim)系统电源管理业务经理Muzahid Huda如此评价道。这位戴着圆形复古眼镜的美国人，曾经转战日本、韩国、中国等市场，对高亮度LED的发展有着自己的看法。 如今，LED驱动器的功能越来越多，应用领域越来越广泛，如何将更多的功能集成到更小的封装中，是所有LED驱动器厂商共同追求的目标。为了满足不同领域客户的需求，美信、国半、凌力尔特等均推出种类繁多的产品，对中国乃至世界市场发起了抢夺战。 但是，美信系统电源管理业务部门应用工程师翁大丰指出：“虽然中国的高亮度LED驱动器市场潜力大，但是目前高亮度LED市场中的垄断现象严重，只有破除这些非市场化的行为，高亮度LED产业才能有大的发展。”不少厂商认为，高亮度LED驱动器市场的发展仍需要2年左右的孕育期。 系列产品抢占细分市场 在本届IIC上，美信同时发布了多达10种新产品，向汽车应用、通用照明AC/DC输入、投影仪、背投电视、LCD电视、台式和笔记本电脑背光等细分市场，发起了进攻。 据美信的Muzahid Huda介绍，汽车应用是美信重点开拓的市场。在多种新产品中，MAX16823是高度集成的高电压、3通道、高线性的LED驱动器，适合于汽车外部和内部照明应用。该产品工作在5.5V至40V输入电压范围内，能确保兼容于冷启动和甩负载(高达45V)。MAX16823每通道可为一串或多串高亮度LED提供高达70mA的电流，而驱动电流超过70mA时只需额外增加一个低成本的外部双极结型晶体管即可实现。 而且，MAX16823还具有高电平有效、漏极开路LEDGOOD输出，用于LED开路检测。MAX16823结合多种性能，具有较高的集成度，使其理想用于尾灯(RCL)、中央高位刹车灯(CHMSL)、警灯、以及RGB指示灯的HB LED驱动。MAX16823规定工作在-40°C至+125°C汽车级温度范围内，采用带裸焊盘的16引脚、TQFN无铅封装或TSSOP无铅封装。 同时，美信还推出了业内款高效率、大功率、快速瞬态响应的高亮度LED驱动器MAX16818，适合投影和照明应用。美信的翁大丰介绍说：“MAX16818采用美信创新的LED控制器架构，可以实现高达20A/μs的快速LED瞬态电流和30kHz的亮度调节频率。”MAX16818 PWM控制器采用紧凑的无铅封装，在需要少外围外元件的情况下，能提供较大的输出电流。该产品采用平均电流模式控制，具有同步栅极驱动电路和较宽的开关频率范围，适用于大功率LED光源高效驱动方案，可广泛用于商业、便携式及袖珍投影仪，家庭影院系统，背投电视，以及汽车和工业照明装置。 MAX16818理想用于同步和非同步降压拓扑，以及降压、升降压、SEPIC、和Cuk LED驱动架构。该器件采用平均电流模式控制，优化了MOSFET的电荷和导通电阻特性，从而降低了外部散热的要求，即使输出高达30A的LED电流时也能从容应对。该器件的灵活性和小尺寸可以实现5W至200W驱动器的设计，并可以提供业界的效率(高达94%)。真差分检测技术可以控制LED电流。通过外部PWM信号可以轻松实现较宽的亮度调节范围。内部稳压器配合简单的外部偏压器件，可以使器件工作在4.75V至5.5V，7V至28V，或更高的宽输入电压范围内。宽的开关频率范围(高达1.5MHz)允许采用小尺寸的电感和电容。 此外，美信还发布了针对其它细分市场的产品，如封装体积只有3X3mm的MAX16819/MAX16820适合小体积应用，用于汽车尾灯亮度控制的MAX16823，具有编程功能的MAX16806。美信将产品线不断扩展，产品了包含了线性和开关拓扑结构（bust、boost和SEPIC等）。Muzahid Huda解释说：“现在高亮度LED的价格下降得很快，为了赢得更多市场利润，我们必须针对不同市场需求提供不同的产品方案，占据地位。”他举例说，以前LED面板驱动IC和背景光驱动IC是分开的，但为了适应小体积的需求，要将这两种IC合二为一。为此，美信也将推出针对提高LED TV图象质量的新产品，把握未来市场发展方向。 据了解，美信的高亮度LED部门只成立了2年时间，但发展很快，看好高亮度LED的发展前景。美信的翁大丰承认：“目前，成本仍是阻止高亮度LED驱动器快速发展的重要原因。”但他也指出，虽然就单个高亮度LED驱动器来看，成本较高；但从整个系统方案的角度来看，高集成度的LED驱动器已经减少了外围器件的成本，因此降低了整个系统方案的成本。例如当路灯采用单个成本相对较高的高亮度LED驱动器以后，由于LED的使用寿命长，减少了昂贵的维修成本，使得LED驱动器成本变得微不足道。 正是因为如此，美信欲借助2007 IIC大力推广系列新产品，将竞争的触角延伸到每个细分市场。 各大厂商之间的抢夺战 美信在IIC上发布如此数量众多的产品，对高亮度LED驱动器市场来说，并非罕见。其实，在2006年第3季度左右，国半、凌力尔特就推出了系列高功率高亮度LED驱动器。 去年国半推出了系列高亮度LED驱动器，这些产品的功率范围为1W至5W，应用领域包括汽车电子系统、工业系统和一般照明系统。据悉，这些系列产品的型号分别为 LM3402、LM3404和LM3405，各型号的产品特点明显，在宽范围的输入电压条件下，能够输出恒定的电流，以确保LED的亮度均匀，而且反馈电压较低，可将功耗降至，能满足高增长的市场要求。 而据国半电源管理产品部产品总监Mal Humphrey强调：“国半为了壮大自己的高亮度LED驱动器的阵容，早就开始推出系列适用于手机、PDA等便携式设备的产品。” Mal Humphrey相信国半能够充分利用自己的高电压、高电流技术，在高亮度LED市场占领一席之位。 面对前景广阔的市场，凌力尔特也不甘示弱，推出了系列高亮度LED。其中，LT3474 LED驱动器是利用汽车电源给高亮度LED供电。LT3474充分利用了高亮度LED的特点，在效率和使用寿命方面均超过白炽灯性能，是高可靠性的产品。LT3474是降压型1A LED驱动器，支持多种电源，电压输入范围为4V至36V，并可通过编程以高达88%的效率来输送35mA至1A的电流。而且该器件只需较少的外围电路，并采用节省空间的16引脚TSSOP封装。 此外，LT3474有效地解决了LED普遍面对的热管理问题，使LED结温降至理想状态。 如今，各大厂商凭借系列效率高、质量好和寿命长的高亮度LED，在消费电子、汽车、建筑和照明系统等领域，展开了竞争。美信的Muzahid Huda认为：“在激烈的竞争中，虽然厂商更加重视产品的质量和成本，但是要想在市场中取得的胜利，厂商必须发挥创造想象力，走差异化的道路，让自己的产品脱颖而出，方才是制胜之道。”