LED 驱动器：为新型汽车照明提供动力

过去，在汽车中用 LED 照明只是针对概念车型而言。然而今天，LED 已经出现在很多轿车和卡车的仪表板背光照明系统、内部照明系统和刹车灯中。此外，豪华型汽车制造商越来越多地利用最新固态 LED 照明技术提高 2007-2008 车型的美感，将这些更轻、更小和更可靠的器件用于内部和外部照明。与用于内部照明的白炽灯和用于前灯的 HID（高强度放电）以及卤素灯相比，LED 有很多优势，例如，可降低长期成本，具有更长的寿命等。

用汽车电池驱动 LED 时，为了准确稳流以确保一致的光强和颜色一致性以及保护 LED，需要使用 DC/DC 转换器。此外，DC/DC 稳压器应该为与 LED 用途有关的特定电源要求而优化，如用作前灯、尾灯、信号指示灯或内部气氛或阅读灯。而且，一个极大的挑战是用可能低于、等于或高于负载电压的电池电压为一串或几串 LED 供电。还有另一个需要关注的问题，这就是以较大的调光比有效地对 LED 调光，同时在低亮度和高亮度时都保持颜色一致性。DC/DC 驱动器的高效工作是关键要求，尤其是驱动 HB（高亮度）LED 时更是这样，因为所有未作为光发出的功率都以热量形式消耗了。

凌特公司的两款新型 DC/DC LED 驱动器满足了上述对汽车内部和外部照明的严格要求。这两款器件具有高工作效率、负载保护、宽输入和输出电压额定值、精确电流调节以及更多优点。这些集成电路能够非常容易地配置成几种 DC/DC 拓扑，因此设计师可用一个集成电路满足不同应用的转换需求。

对 LED 调光同时保持颜色恒定不变

LED 的光强与其正向电流紧密相关。通过改变正向电流，LED 驱动器可以让 LED 变暗或变亮。最简单的调光方法是利用模拟控制电路线性地改变电流的大小。例如，可以用驱动器集成电路上的电位器对输出电流编程。不过，随着正向电流变化，除了光强变化以外，LED 发出的光线的颜色也会变化。用这种线性地改变电流的方法调光，一个变暗的白光 LED 将投射出温暖的黄光。颜色改变的程度与光的波长成正比，波长越长，电流变化引起的颜色变化越大。在明亮的日光或暗夜等不断变化的环境光线条件下，高亮度 LED 的颜色变化非常容易察觉。

第二种 LED 调光方法是以数字方式控制电流，这种方法让通过 LED 的电流变成具有恒定峰值的脉冲电流。通过调制和精确控制电流占空比，在从暗到最大亮度的整个调光范围内，LED 可以在调光的同时保持颜色的一致性。尽管在每个脉冲期间，LED 实质上都接通并断开，但是当以高于大约 120Hz 的频率调制电流时，人眼接受和转换亮度不均匀的光脉冲后，感觉到的却是平滑持续的光束。

在很多应用，尤其是汽车内部照明应用中，宽调光范围是一个绝对的先决条件。就不依赖环境光线提高仪表板 LCD 显示屏上的信息视敏度而言，控制 LED 光线亮度是必不可少的，无论这类信息是来自导航 GPS 还是车载计算机都一样。现在，又增加了一种新的调光需求：对彩色 LED 阵列有选择地调光以产生美学效果。例如，通过改变一组 RGB LED 中每个 LED 的光强，汽车内部可能沐浴在各种颜色的光线中，每位驾驶员或乘客都有适合自己情绪的光线。

出于上面已经提到的原因，一个 LED 驱动器集成电路应该提供宽调光范围，同时保持 LED 发光颜色不变。很多 LED 驱动器提供 50:1 或 100:1 的调光比。然而，越来越多的汽车设计师需要更宽的调光范围。就未来的车型而言，这些设计师将需要高达 2000:1 的调光比，这是非常难以实现的，除非驱动器集成电路具有复杂的调光和电流控制架构。

无需给 LED 增加过重负担就可获得最高光输出

LED 不像白炽灯那样以红外线辐射方式产生热量，但是 LED 确实产生热量。毕竟用于照明的 LED 是采用纤巧封装且光强极高的光源。如果热量管理和散热方法不佳，LED 结温可能升高到超过安全工作极限的程度，这有可能给器件特性和寿命带来损害性变化。尽管 LED 具有较长的工作寿命，但是不论其过压保护功能如何，电流和热量都可能是个问题，尤其是在汽车中，LED 都安装在不易触得到的地方。更重要的是，豪华型汽车制造商都不希望落个需要更换 LED 的修理服务这样的名声。

以超出制造商推荐的额定值驱动 LED 会提高结温，永久性地损坏 LED1。在所有主要 LED 制造商的技术出版物中，如 Osram 半导体公司和 Lumileds 公司的出版物都提到：过热影响 LED 寿命。除了热保护，这些固态器件还必须有过压和过流保护。就保护 LED 或 LED 串免受热量、电流和电压过载影响而言，LED 驱动器发挥了重要作用。负担过重时，LED 的光谱会出现变化。不选择高性能 LED 驱动器而采用不那么复杂和不那么精确的驱动器集成电路，代价会很高，因为它们最终会损坏 LED。

LED 一般在几百毫安的正向电流时能提供最大光输出。由于随正向电压变化，LED 的电流有非常陡的变化，因此正向电压的微小变化可导致电流呈指数上升。这种过度的电流变化总是会降低光输出，并最终缩短 LED 的寿命。很明显，驱动和保护高亮度 LED 涉及一些非常独特的难题。

一个高性能 LED 驱动器必须在稳定输出电压上提供精确的恒定电流。这样的驱动器集成电路必须配备先进的电路，以提供具有卓越的电压和负载调节能力的精确 LED 电流。此外，内部基准电压在宽环境温度范围内必须经过测试，并对准确度有保证。除了这种精确的电流和电压控制以外，一个设计良好的 LED 驱动器还应该防止启动时输入电源中出现大的浪涌电流。可编程软启动功能会限制照明系统启动时出现的浪涌电流。

高性能 LED 驱动器

凌特公司两款新的 LED 驱动器具有驱动和保护高亮度 LED 所必需的所有电路。这些集成电路可以配置成几种 DC/DC 电路拓扑（例如：降压型、升压型和降压-升压型转换器）。这种多用途性允许将一个集成电路用于不同的电压转换应用，满足了汽车内部和外部照明的特有需求。

LTC3783 是一个大功率 LED 驱动器控制器。这个集成电路集成了一个强大的 MOSFET 驱动器，以在外部 N 沟道 MOSFET 之间切换，因此它可以扩展，以提供严格稳定的高输出电压和大输出电流。LTC3783 非常适用于驱动一组串联和并联的 LED，如汽车前灯（图 1）。

图 1 ：LTC3783 集成了强大的 MOSFET 驱动器，为一组 LED 提供高输出功率

就较低功率和电压的 LED 驱动而言，LT3477 提供了更加紧凑的解决方案。LT3477 具有带过压和过流保护功能的集成 3A、42V 开关。这个集成电路采用 4mm x 4mm QFN 封装和 20 引线 TSSOP 封装，类似于 LTC3783，可用于多种 DC/DC 转换拓扑。

恒定 LED 电流和电压，而 VIN 可低于、等于或高于 VLED

根据温度、工作状态、老化程度和充电容量的不同，汽车电池电压会有很大变化。随着 LED 串或组中 LED 数量的增多，总的 LED 电压可能非常容易超出电池的最高和最低电压范围。因此，在电池电压可变的汽车应用中，LED 驱动器必须不仅能提供恒定电流，而且还能提供恒定电压。这样的 LED 驱动器必须能够自动完成降压和升压 DC/DC 转换，并在这两种工作模式（即 VIN ≤ n ● VLED 或 VIN ≤ n ● VLED）之间无缝转换。

LTC3783 和 LT3477 具有仅用单电感器拓扑（见图 2）的最简单降压-升压电路。这两种器件都具有高压侧电流检测模式，在这种模式中，负载电流返回到 VIN，提供高于或低于输入电压的负载电压（VOUT –VIN）。这种配置允许输入和输出电压完全重叠。

图 2 ：类似 LTC3783 的单片 LED 驱动器 LT3477 支持多种拓扑 DC/DC 转换。图中是一个单电感器降压-升压型电路。

具有 3000:1 调光比的真正彩色 PWM 调光

直到现在，设计师或者不得不牺牲 HB LED 发光颜色的质量以换取宽调光范围，或者限制调光范围以保持光线颜色的一致性。LTC3783 正在申请专利的真正彩色 PWM（True Color PWMTM）调光技术解决了这一问题。LTC3783 具有 3000:1 的数字调光范围，这超过了照明设计师的期望值。直到现在，这么大的调光范围都需要复杂的电路并增加多个集成电路。如果用模拟输入控制，LTC3783 还允许 100:1 调光比。

保护 LED

LT3477（单片 LED 驱动器）和 LTC3783（LED 驱动器控制器）保护 LED 免受过大的电和热负担的影响。每个器件都具有过压和过流保护功能。软启动功能可用小电容器调节，保护输入电源免受启动时浪涌电流的影响。这两种集成电路都采用电流模式工作，以实现卓越的电压和负载调节，甚至在汽车电源总线中出现高瞬态电压的情况下也是这样。

这两种器件都允许 LED 过热时降低 LED 电流。LT3477 和 LTC3783 允许设计师使用内部基准电压。只需简单的电路变化，这些器件就可以与位于 LED 外壳附近的热敏电阻连接，从而监视温度。如果 LED 外壳周围的温度接近危险水平，LTC3783 和 LT3477 就会降低负载电流，以减少 LED 中的热量，保护 LED 免受过热影响和永久性损害。

结论

LTC3783 和 LT3477 LED 驱动器可用几种 DC/DC 拓扑提供卓越的性能，免除了系统设计师为不同的照明应用采用多个集成电路的负担。LT3477 和 LTC3783 可能组成的拓扑有降压型、升压型、降压-升压型、SEPIC 和反激式。每个 LED 驱动器都可满足从内部梳妆灯到外部车前灯的所有应用对 LED 功率和电压的特定要求。LTC3783 和 LT3477 采用凌特公司严格的测试方法测试，满足汽车应用的电压和温度额定值2。