目前,对高亮度 LED(发光二极管)的市场预测存在很大差别。尽管预测数据不同,但是趋势是明显的:高亮度(HB)LED 市场正在以惊人的速度增长。有些预测数据为年复合增长率15%,另一些则为年复合增长率35%。
图3:采用 LT3755 的 50W 前灯电路。
大多数前灯应用需要约 50W LED 电流。凌力尔特公司的 LT3755 设计成服务于这种类型的应用。它可以将汽车总线电压(标称值为 12V)提高到 60V,以驱动多达 14 个串联连接的 1A LED,如图 3 所示。
图4:图3 所示 LT3755 电路的效率。
图4 说明,LT3755 的效率可高达 93%。这一点是非常重要,因为这消除了所有电源组件的散热需求,从而可组成一个占板面积非常紧凑的解决方案。尽管图 3 所示电路是一种升压型拓扑,但是 LT3755 独特的高压侧电流检测设计使其能够根据应用的具体要求,配置为升压模式、降压模式、降压-升压模式或反激式拓扑。
LT3755 用稳定的内部 7V 电源驱动外部低端 N 沟道 MOSFET。固定频率、电流模式架构允许在宽电源和输出电压范围内稳定和准确地工作。LT3755 提供一个恒定电流源,这对 LED 驱动器集成电路在输入电压不稳定时实现恒定 LED 亮度非常重要,而且在汽车应用中尤其重要,因为在冷车发动和负载突降等情况下遭遇瞬态后,输入电压可能有极大的摆动。LT3755 的最高输入电压为 40V,使其能够在主汽车总线遭遇 40V 瞬态时稳定 LED 电流和电压,40V 瞬态在负载突降情况下是常见的。
以地为基准的电压反馈引脚用作很多 LED 保护电路的输入,如 LED 开路保护,而且还使转换器有可能用作恒定电压源。频率调节引脚允许用户在 100kHz 至 1MHz 范围内对频率编程,以优化效率和性能,同时最大限度减小外部组件尺寸。如果需要外部同步,LT3755-1 版本在 100kHz 至 1MHz 的整个频率范围内还可以同步至外部时钟。
LT3755 的真彩 PWM 调光实现了高达 3000:1 的调光比,调光时所发光的颜色没有改变,从而能够持续调节 LED 前灯,以适应多种环境条件。因为凌力尔特公司的大电流 LED 驱动器是电流模式稳压器,因此它们不直接调制电源开关的占空比,而是由反馈环路控制每个周期的开关峰值电流。与电压模式控制相比,电流模式控制改进了环路动态特性,并实现了逐周期限流。
两个 LED 应用
如图2 所示,很多嵌入式大电流 LED 应用都由单个或两个大电流(ILED 从 1A 至 1.5A)LED 组成。这类应用包括内部照明,如顶灯、地图灯、后备箱照明,还包括外部照明,如门槛或“水坑”灯。视应用的不同,可能采用彩色 LED 用于仪表板照明,或白光 LED 用于一般照明。因为这类 LED 一般具有 3V 至 4V 的正向电压,并用 12V 至 14V 的汽车总线供电,所以需要降压型稳压器。LT3475 双路降压型 LED 驱动器非常适用于这类应用。
LT3475 是一个双路 36V、2MHz 降压型 DC/DC 转换器,用作双路恒定电流 LED 驱动器(参见图 3)。每个通道都有内部检测电阻和调光控制,非常适用于驱动需要高达 1.5A 电流的 LED。两个通道以 180o 的相位差开关,从而降低了两个通道的输出纹波。在 50mA 至 1.5A 的宽电流范围内,每个通道都独立保持高输出电流准确度,同时独特的 True Color PWMTM 电路实现 3000:1 的调光范围,而且没有通常与 LED 电流调光相关的颜色改变。LT3475 具有 4V 至 36V(瞬态高达 40V)的宽输入电压范围,非常适应汽车电源系统。其开关频率可以在 200kHz 至 2MHz 的范围内设定,从而允许使用纤巧的电感器和陶瓷电容器,同时保持开关噪声在调幅收音机频段之外。该器件采用耐热增强型 TSSOP-20 封装,为驱动大电流 LED 提供了一个非常紧凑的解决方案。
LT3475 采用高压侧检测方式,实现了接地的 LED 阴极连接,因此在大多数应用中无需接地线。它的每个通道还具有集成的升压二极管,进一步减少了解决方案占板面积和成本。其它特点包括 LED 开路和短路保护。
图5:LT3475 双路 1.5A 降压型 LED 驱动器原理图和有关的效率曲线。
结论
在当前和未来的汽车中,LED 照明应用将前所未有地加速增长,这已经导致对大电流 LED 汽车应用中的 LED 驱动器集成电路产生了很多非常具体的性能要求。这些应用从前灯到内部照明,种类很多。另外,在汽车市场之外的大量商用和工业环境中也有很多 LED 应用,汽车应用中的大多数高性能要求在这些应用中也需要。这些 LED 驱动器必须提供恒定电流,以在输入电压或 LED 正向电压变化时保持一致的亮度,而且必须以高效率工作。它们还必须能够承受汽车电源总线严酷的电气特性。这些应用还要求非常紧凑的、高热效率解决方案。凌力尔特公司已经注意到了这些汽车设计需求,而且为满足汽车和多种通用 LED 照明应用需求,已经开发出一系列大电流 LED 驱动器产品。照明系统设计师现在有了一个非常方便的 LED 驱动器来源,可以进行具有挑战性的照明设计了。
编辑:中国照明网-小麦
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