用于照明设备的高亮度LED驱动
随着高亮度(HB)LED效率的不断提高，即流明/瓦特(Lm/W)比的增加，越来越多的照明应用开始选择高亮度LED，例如汽车的外灯(日间行车灯，近光灯、远光灯)和普通照明设备等。LED生产厂家最近推出的高亮度LED的效率已经超过80Lm/W。因此，在照明设备中可以利用LED替换传统的卤素灯，例如MR16聚光灯。从传统的卤素灯过渡到高亮度LED可以大大降低功耗，延长产品的使用寿命。按照市场调研公司Strategies Unlimited得出的结论，照明、背光及汽车应用将是高亮度LED市场在今后3～5年内的主要增长动力，到2011年，整个市场规模将会达到90亿美元。
LED需要恒流驱动
照明应用中，为了获得更高的流明，需要使用大功率高亮LED。这些LED的正向导通电流一般为350mA~1A。白光、蓝光和绿光 HB LED的正向电压在2.8V ~ 4.5V范围内，红光和琥珀光 HB LED的正向电压在2.3V ~ 3.5V范围。为了保持固定的色谱和亮度，HB LED驱动必须满足特定的电流要求。用电压源和串联电阻限流方案驱动HB LED，可能导致不可接受的亮度及光谱不连续性。
线性驱动器
驱动HB LED的最佳方案是使用恒流源。实现恒流源的简单电路是用一个MOSFET与HB LED串联，对HB LED的电流进行检测并将其与基准电压相比较，比较信号反馈到运算放大器，进而控制MOSFET的栅极。这种电路如同一个理想的电流源，可以在正向电压、电源电压变化时保持固定的电流。目前，一些线性驱动芯片，例如MAX16806，在芯片内部集成了MOSFET和高精度电压基准，能够在不同照明装置之间保持一致的亮度。
线性驱动器相对于开关模式驱动器的优点是：电路结构简单、易于实现，因为没有高频开关，所以也不需要考虑EMI问题。线性驱动器的外围元件少，可有效降低系统的整体成本，例如，MAX16806所要求的输入电压只需比LED总压降高出1V。利用外部检流电阻测量LED的电流，从而保证在输入电压和LED正向电压变化时，MAX16806能够输出恒定的电流。
线性驱动器的功耗等于LED电流乘以内部(或外部)无源器件的压降。当LED电流或输入电源电压增大时，功耗也会增大，从而限制了线性驱动器的应用。为了减少照明装置的功耗，MAX16806对输入电压进行监测，如果输入电压超过预先设定值，它将减小驱动电流以降低功耗。该项功能可以在某些应用中避免使用开关电源，如汽车顶灯或日间行车灯等，这些应用通常会在出现不正常的高电池电压时，导致灯光熄灭。
开关型降压驱动器
当输入电压远远高于LED的总压降时，最好使用开关模式降压驱动器，例如MAX16820，如图1所示，它能使电源功耗降至极低，从而获得较高的驱动器效率。
图1 2MHz降压型、高亮度LED驱动器，采用高边电流检测
与一般HB LED驱动的降压芯片不同，MAX16820采用滞回控制。没有控制环路补偿，从而简化了设计，有助于减少外部器件数量。集成高压电流检测放大器，能够工作在高达2MHz的开关频率上，有效降低电路板空间和器件数量。由此，MAX16820可作为绝大多数LED理想的驱动器，如基于MR16的高效LED、汽车前灯和尾灯等。
开关模式升/降压或升压驱动
当输入电压高于或低于LED导通电压时，必须使用升/降压模式驱动器。在升/降压拓扑中，需要一个浮动电流放大器对LED电流进行检测和调节。另外，还需要额外的保护电路，如过压保护在LED发生开路或短路时提供有效的系统保护。升/降压驱动器非常适合驱动汽车的大功率LED(如前车灯)，此时输入电压范围为5.5V(冷启动)~24V(双电池)。驱动器还需要能够承受超过40V的抛负载电压。MAX16381是一款高度集成的驱动芯片，能够满足上述所有要求，而且具有极少的外围器件，并可提供极高的设计灵活性。
LED亮度调节
减小LED电流会降低LED亮度，其输出光谱也将发生改变。在一些应用中，不建议这样使用。为了在不同亮度下保持相同的光谱，最好将电流保持在厂商规定的数值，然后以特定频率或占空比对输出电流进行斩波。为了避免视觉闪烁，频率应高于100Hz。调光幅度取决于LED驱动器所允许的最小周期。
大部分LED驱动器需要由微处理器或外部定时器产生亮度控制信号。MAX16806和MAX16831 LED驱动器则由内部产生200Hz控制信号，用于LED PWM亮度控制;也可以利用外部PWM信号或模拟信号通过DIM引脚调节亮度。在一些应用中，该功能的引入可以省去微处理器。
若想合理选择HB LED驱动器，就必须理解LED照明装置的具体要求。首先需要确定参数，如输入电压、LED电流、LED正向导通电压以及这些参数的变化范围。安全性、EMI、热管理、机械性能，以及可以利用的电路板面积也是必须考虑的因素。线性驱动器比较适合低成本、低EMI的应用。开关型驱动器则适用于大功率、高效率和宽输入电压范围等应用场合，但成本较高，必须考虑EMI问题。Maxim可以针对不同的HB LED应用，提供宽范围的解决方案。■