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1、352009年06月SEMICONDUCTOR COMPONENTS APPLICATION1 引言利用简单的电阻器限制 LED 串中的电流看似最为经济和简便，那么为何还要费尽心思地使用线性驱动器 IC ？实际上，线性驱动器所带来的益处要远远超过高出电阻器的购买价格。其主要优势包括： 避免复杂、昂贵的物流（补偿不断变化的正向电压需要不同型号的电阻器） 。通过脉宽调制（PWM）方式调节亮度； 由于可采用不稳定的系统电源，降低了系统成本； 减少了所需的板卡空间； LED 串可利用更多的 LED，提高了系统效率； 理想的 LED 偏置和保护功能，最大限度延长使用寿命。在许多应用中，例如标志牌、彩虹管
2、、广告牌、建筑照明灯、汽车照明灯、飞机照明灯等，线性驱动器都可满足相关应用的需求。除上述优势外，对于采用电池供电且需要对电源电压进行升压的移动设备，线性驱动器也有其局限性。下文将介绍该线性 LED 驱动器的优势，并为 LED 驱动器的部署提供建议。2 恒流优势因 LED 具有二极管特性，需要恒定电流源，而不是恒定电压源。利用串联电阻器使 LED 电流保持恒定需要很大的电阻器压降，因此会降低系统效率。另一方面，如果系统电压或 LED 正向电压发生变化，串联电阻器的小电压降会导致所需的 LED 电流出现较大偏差。维持恒定的 LED 电流，可防止因系统电压或 LED 正向电压变化产生的过流所导致的过
3、热使 LED 受损。根据不同的 LED 正向电压调整串联电阻器的方法已经过时。LED 驱动器有助于提高整个系统的亮度精确度，同时最大程度减少发光质量的降低。图 1 显示采用三个标称正向电流为 350mA 的 LED 的汽车应用。选择串联电阻器困难很大：在低电池电压条件下，正向电流较低，LED 亮度不足。如果出现瞬变（负载突降、双电池） ，LED 很可能受损。在低电池电压条件下，恒流源可防止 LED 受损，提供更强的亮度。线性 LED 驱动器 IC 为何必然替代 偏压电阻器Joachim Glaeser 和 Hakan Yilmazer 英飞凌科技股份公司摘 要： LED 的非线性特性需要恒定电
4、流源，为此，线性驱动器 IC 具有明显的优势。本文介绍了英飞凌专用线性驱动器 IC 的性能特点。关键词： LED，线性驱动器 IC，非线性图 1 串联电阻器 LED 驱动 VS 恒流 LED 驱动器 TLE 42422009年06月36SEMICONDUCTOR COMPONENTS APPLICATION3 极低压降提高系统效率LED 串中最大 LED 数量主要取决于电阻器或 LED 驱动器的压降。如果采用电阻器，要想获得最恒定的电流需要较大的压降。然而，这就意味着要产生热量而不是光。线性 LED 驱动器可用于较低的压降，提供恒定电流。这样就可以在 LED 串中实现更多的 LED，提高整个系
5、统的效率。TLE 42xx 系列的典型压降为 0.5V，最大压降为 0.7V，BCR 4xx 系列的典型压降为 1.2V，最大压降为 1.5V。4 无需无源滤波组件与通过升至高压为长 LED 链路供电的开关模式转换器不同，并联 LED 串独具优势：由于线性驱动器不发光，因此无需采用无源滤波组件。5 用作高侧开关英飞凌线性 LED 驱动器可通过逻辑信号关闭。TLE 4241 和 TLE 4242 LED 驱动器在关断模式下，静态电流不足 1A，这使得它们适合用作高侧开关。6 通过 PWM 调节亮度采取两种途径调节 LED 的亮度：调节 LED 的正向电流或对预定义正向电流进行 PWM。鉴于以下两
6、点原因，建议不要采用调节正向电流的方法：首先，LED 在亮度范围内，并没有在最佳效率点工作；其次，正向电流不同于标称 LED 电流可能会导致输出的灯光颜色改变。PWM 亮度调节通过低频 PWM 信号调节 LED 输入， 可解决上述两个问题。LED 在单电流驱动电平条件下导通，其亮度可通过改变LED导通的平均时间进行调节。 根据负载周期，该频率不应低于 200Hz；通常情况下，500Hz 至1kHz 足以使用。PWM 控制装置集成至 TLE 4241、TLE 4242 或 BCR 450 等单芯片解决方案。英飞凌BCR 40x LED 驱动器系列允许通过外部数字晶体管完成 PWM 亮度调节。7
7、LED 诊断为了识别故障 LED，TLE 42xx 系列可在状态输出条件下，指示开路负载情况。还可直接与采用至VCC的上拉电阻器的微处理器连接。图 2 和图 3 显示采用英飞凌 LED 驱动器的不同应用。8 保护与安全LED 通常具有正温度系数，即 LED 正向电压随着图 2 与外部功率级一并使用的低成本 BCR450 线性 LED 驱动器 图 3 TLE 4241 LED 驱动器具备 PWM 控制和开路负载检测功能372009年06月SEMICONDUCTOR COMPONENTS APPLICATIONLED 温度的升高而降低，导致 LED 随着温度上升消耗更大的电流。这将潜在地导致热量失
8、控和 LED 损毁。因此，需要对二极管电流进行控制，使其保持恒定。英飞凌 TLE 4xxx 与 BCR 4xx 线性恒流 LED 驱动器适用于恶劣的环境，例如交通照明、建筑物照明、铁路、交通或汽车应用。该产品允许瞬变电压高达 45V（由型号决定） ，可在高达 150的结温下工作，承受很高的发热温度。如果系统出现故障，过流与过温保护功能可保护 IC 及其应用。TLE 4xxx 系列能够承受反向连接电源电压。9 散热与传热在系统电压不断变化的条件下，为了最大限度减少热量产生，获得恒定亮度，LED 正向电压最大值应接近（但等于或低于）供电电压减去 LED 驱动器压降。当 LED 正向电压为最小值，输
9、入电压为最大值时，LED 驱动器的损耗最大。散热和防止 PCB 出现温度梯度的方式： 并联使用几个小型且经济实惠的封装，但需要使其在 PCB 上各自分离； 使驱动器电路与功率晶体管（参见图 2a）分离，该原理也可使功率晶体管适应实际所需的二极管电流； 采用高性能 TAB 封装（如小型 SCT595 或大型TO263 封装） ，实现与 PCB 良好的热接触，将热阻降至最低。10 总结利用线性恒流 LED 驱动器驱动 LED 是最经济有效的方法。它的灵活性以及技术优势可提高效率，优化系统成本，促进 LED 应用的普及。英飞凌提供全面的专用线性驱动器 IC，从适用于65mA 电流且独立运作的极低成本
10、恒流源 IC（BCR 40x 系列，例如 BCR 405、BCR 402U、BCR 402W、BCR 401R）到具备诊断功能的高性能驱动器 IC（TLE 42xx 系列，例如 TLE 4240、TLE 4241、TLE 4242） 。参考1 应用指南 066：http:/ 应用指南 101：http:/ Glaeser，英飞凌汽车功率器件高级应用工程师Hakan Yilmazer ，英飞凌硅分立器件高级专家市场需求量很大。 而目前市场上成功的第三方企业还不多，其原因是需要投入和积累的过程。而且，手机生态链要真正赚钱需要通过 ISP， 这使企业实现赢利的周期变得更长。 从芯片企业的角度看，我们
11、希望与第三方开发商建立双赢的模式。第三方开发商可以帮助我们满足客户在软件开发上的需求，我们可以帮助第三方开发商引入更多的合作客户。应该说，目前市场的发展是良性的，现在比一年以前更容易洽谈合作了。我们希望市场上有更多的第三方开发商进入这一领域。 在具体的分工方面，芯片企业提供的多是基于不同行为方式的算法，应用这些算法可以实现对行为的操控。这些算法的好坏最终体现在应用软件操控的精确性、灵敏度以及用户体验上。而第三方开发商在具体应用软件的开发上则更有效率。此外，他们还承担着帮助客户移植、调试应用软件的工作，这些是芯片企业很难做到的。 在这个合作模式成熟之前，第三方开发商也研究算法。但是算法由芯片企业提供给第三方开发商，配合他们实现对游戏或用户界面的操控体验会更好。明确了分工以后，双方就能实现优势互补。我们有算法工程师，可以针对新的行为方式研发相应的算法；第三方开发商可以基于对 IDH（独立设计公司）和最终客户需求的了解，提出新颖的方案，例如新的游戏、新的用户界面以及待机模式概念等等。对于第三方开发商来说，开发出新的亮点应用是他们赢得市场的关键。（上接P109）
