白色LED驱动器的发展概况

白色LED是小型彩色LCD背光照明的最佳选择，这是因为它能使LCD色彩更逼真、色度更饱和，并且电路简单、占印制板体积小、耗电省、价格较便宜的缘故。近年来，手机不断更新换代，普及率越来越高，数码相机大有取代传统相机之势，促使白色LED及其驱动器的产量猛增。为满足不同输入电压、不同的输出电流及不同的LED数等要求，各半导体器件公司纷纷开发出各种新型白色LED驱动器(以下简称驱动器)以满足市场的需要。

要说明的是，白色LED驱动器除可驱动白色LED外，它也可驱动蓝色LED或其他颜色LED。另外，由于它具有稳定输出或可编程恒流输出的特点，也可用作稳压电源或可编程恒流源。

白色LED具有发光强度大、发光效率高、寿命长等特点，除用做LCD背光照明外，近年来逐步用做照明灯(如已开发的手电筒、应急灯、节能灯)、闪光灯及频闪设备。白色LED也从小功率(电流几十毫安)发展到中功率(电流上百毫安)及大功率(电流达1000毫安)。

例如，数码相机采用中、大功率白色LED代替传统的氙闪光管做闪光灯，不仅无须高压电路，并且减少电池消耗及节省空间，增加可靠性，尤其是无须较长的充电时间，使丧失抓拍良机，其优越性是不言而喻的。用大功率白色LED做灯光广告的闪光灯，在夜空中闪闪发光，其广告效果极好。

驱动器的要求

驱动器可以看作是向LED供电的特殊电源，可以驱动正向压降3.0～4.3V的白色LED，并根据需要驱动串联、并联或串并联的多个白色LED，并满足驱动电流的要求。

新型驱动的主要要求如下。
(1)为满足便携式产品的低电压供电，驱动器有升压功能，以满足1～3节充电电池或1节锂离子电池供电的要求，并要求工作到电池终止放电电压为止；

(2)驱动器有高的功率转换效率，以提高电池的寿命或两次充电之间的时间间隔；目前高的可达80%～90%，一般可达到60%～80%；

(3)在多个LED并联使用时，要求各LED的电流相匹配，使亮度均匀；

(4)低功耗，静态电流小，并且有关闭控制，在关闭状态时一般耗电小于   1μA；

(5)LED的最大电流ILED可设定，使用过程中可调节(亮度调节）；

(6)有完善的保护电路，如低压锁存、过压保护、过热保护、输出开路或短路保护；

(7)小尺寸封装，并要求外围元件少而小，使占印制板体积小；

(8)对其他电路干扰影响小；

(9)使用方便，价位低。

驱动器的分类

从供电电压的高低可以将驱动器分成三类：由电池供电，电压一般低于5V，主要用于便携式电子产品，驱动小功率及中功率白色LED，它主要采用升压式DC/DC转换器或升压式(或升降压式)电荷泵转换器，少数采用LDO电路的驱动器；大于5V供电，如6V、9V、12V、24V(或更高)，由稳压电源或电瓶供电，它主要用降压式或升降式DC/DC转换器，主要驱动LED灯；直接由市电供电(110Vac或220Vac)或相应的高压直流电，如40～400V，主要用于驱动大功率白色LED灯，采用降压式DC/DC转换器驱动电路。

过去认为有电感的升压式DC/DC转换器可输出较大的电流。近年来，电荷泵式驱动器可输出的电流已从几百毫安上升到1.2安培，并且两者在转换效率上也不相上下，因此，这两种类型的驱动器的产量也差不多。
采用LDO式的驱动器是极少的，但它无须外围元件及价位低是它的优点，其缺点是转换效率略低，并且电池往往不能用到终止放电电压就要充电。这种驱动器主要用于1节锂离子电池的场合，并需用VF低的白色LED。

驱动器的发展趋势

目前，用小功率白色LED做LCD背光照明的驱动器在数量上是占首位的，产量极大。作为照明灯、闪光灯的中功率或大功率白色LED驱动器由于应用时间不长，还有很大的发展空间。

驱动器是随着白色LED的应用发展而发展的，最有发展前途的是将现有汽车上的白炽灯更换成LED灯。现在汽车上已有刹车灯、转弯灯、散雾灯采用LED来代替白炽灯。从发展来看，车内的照明灯、倒车灯及前车灯都有可能用大功率LED来代替。虽然其中有不少是红色LED或黄色LED，但目前超高亮度白色LED的光强最大，用这种超亮度白色LED配上红色或黄色LED透明塑料罩代替红色LED或黄色LED，可能会有更好的效果。

由于LED机械强度大，抗振能力强、寿命长、耗电省，可组成节电的免维修的汽车灯(因为它的寿命比汽车本身的寿命还长)。

汽车的电瓶电压目前是12V，由于汽车的用电量越来越大，将来的标准电压是42V，则开发42V供电的汽车用驱动器将是一种发展的新产品。汽车照明灯是白色LED的一个大用户，大功率驱动器有很大的发展空间。

近年来，逐步推广节能荧光灯有较好的节电效果。从国外资料看，采用市电(110Vac或220Vac)供电的白色LED灯(螺扣灯泡)已上市。有一种LED的功率为2.2W，而亮度却相当于25～30W的白炽灯，驱动器电路做在灯头里，使用十分方便，省电效果比节能的荧光灯更好，并且寿命长达10 000～50 000小时。

从发展来看，用市电供电的驱动器是发展的大方向，目前这种驱动器数量不多，提高220Vac供电的效率是一个新课题。在典型驱动器中将介绍这种交流供电驱动器及应用电路。

典型驱动器及应用电路

作为背光照明用的小电流驱动器及其应用电路已介绍较多，这里简单地介绍三种新型大电流驱动器，最后一种是市电供电的驱动器。

● MAX1577Y(MAXIM公司产品)

MAX1577Y是一种输出电压可设定、输出电流可达1.2A的电荷泵式驱动器，主要特点：输出电压可设定为  3.4V、4.6V、5.1V；最大输出电流可达1.2A(保证达800mA)；转换效率可达92%；有两种亮度调节方式；电流调节精度可达3%之内；工作电压范围2.7～5.5V；有软启动，有过热关闭保护；工作温度为-40～+85℃。
MAX1577Y的典型应用电路如图1所示，它能驱动闪光灯、主和副显示的背光照明及红、绿、蓝LED发出多种光。图中C1是泵电容，CIN及COUT是电荷泵电路的输入及输出电容。LED1用做闪光灯，LED2至LED5是主显示背光照明，LED6至LED7是副显示背光照明，LED8至LED10是红、绿、蓝色的LED。它们分别由VT1至VT3的栅极电压控制闪光及背光显示(高电平有效)。

EN1、EN2为逻辑电平输入端，确定输出电压及LED亮度确定，如表1所示。

输出电流IOUT与CS阈值电压及RCS有关，其关系式为IOUT=(VOUT-VCS)/RCS 。

采用PWM调光时，EN2端接高电平，EN1端输入PWM信号，占空比从0～100%变化时，亮度从20%～100%变化。PWM信号频率小于5kHz。

● LT3477(Linear Technology公司)

LT3477是一种内部有3A、42V开关管的多功能DC/DC转换器，它可以组成升压型、降压型、升降压型及负电压输出型电源。它既有传统的电压反馈环路以实现稳压输出，又有两个独特的电流反馈环路以实现恒流输出，所以它非常适用于恒压、恒流方式驱动大电流LED。

该驱动器主要特点：工作电压为 2.5～25V；转换效率可达91%；可以根据不同输入电压条件，方便地组成不同结构的驱动电路；振荡器频率由外接电阻RT设定，频率范围为200kHz～    3.5MHz；可编程软启动；开关管饱和压降小，VCESET在2.5A时为0.3V；20管脚QFN封装或TSSOP封装；工作温度为 -40～+85℃。

LT3477的典型应用电路如图2所示，其效率如图3所示。图2的输入电压为5V，负载为4个串联的白色LED，采用升压式结构，输出电压VOUT与外设电阻R1、R2关系：

VOUT=1.235(1+R1/R2)
按图2的数据，VOUT≈26V。
流过LED的电流与RS有关，IOUT = 100mV/RS
图2中RS=0.3Ω，则流过LED的电流IOUT=330mA。
该电路的效率约87%，如图3所示。
该电路RT为22kΩ，其工作频率约0.7MHz。

● HV9921/22(Supertex公司)

HV9921/22是可用市电供电的开关型LED驱动器，主要用做LED灯(照明灯)，也适用于驱动各种彩色LED组成的装饰灯。主要特点：可采用通用交流市电(85～264Vac)供电；可供多个串接的LED以一定的电流供电；HV9921供串联LED的电压范围为20～50V，HV9922为20～30V；给串联的LED供电的电流值由内部设定，HV9921为20mA，HV9922为50mA；外围元件少，印制板面积小，可以将它装入灯头里，如图4所示；转换效率与输入电压有关，一般可达70%～80%，如图5所示；内部有耐压500V的功率MOSFET；小尺寸三端器件，有TO-92封装及SOT-89封装；工作温度范围-40～+85℃。

这里要说明的是，HV9921/22也可由直流电压供电，其电压范围是20～400Vdc。

HV9921的印制板及元器件位置图如图6所示，其典型应用电路如图7所示。图7的电路中输入为85～264Vac电压，经D2～D5全波整流及CIN2、2.2mH及CIN作Π形滤波，输出为直流电压。VH9921构成降压式DC/DC转换器，负载为8个白色LED，输出电流为20mA。

图中VRD1为瞬态二极管(作过压保护)，F1为用印制板细线组成的保险丝，起过流保护。Co为防止启动时有过大的尖脉冲而设，CDD为内部稳压电源的输出电容。

驱动器资料摘编

驱动器的资料非常多，很多公司都有数种到一、二十种之多。受篇幅所限，这里介绍MAXIM公司近年来推出的23种白色LED驱动器(表2)及驱动型号为LXCL-PWF1的大电流白色LED驱动器摘录(表3)供读者参考。从表2及表3可看到目前生产的驱动器的概貌。

结束语

白色LED驱动器是一种特殊的电源。随着大功率LED的发展，LED照明灯的应用将在汽车上及民用照明灯上有很大的发展，输入的直流电压将提高或直接用市电供电，与之相配套的驱动器定有很大的发展前景。