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1、LED 汽车照明驱动电路的设计摘要：论文介绍了 LED 照明驱动电路的设计原理。基于芯片 MAX16807 和 Boost升压电路设计了一款汽车 LED 照明恒流驱动电路,并详细描述驱动电路的设计过程。电路采用通用的集成芯片,结构简单,完成了一个高性能的车用 LED 恒流驱动电路,具有闪光频率稳定、恒流输出、电流精度高、动态响应快、纹波小、噪声低以及 LED 开路检测和保护功能,可应用于汽车高亮度 LED 照明系统中。目目 录录引言.3一、LED 与驱动器的匹配 .3（一）基本配置.3（二）LED 采用全部串联方式 .3（三）LED 采用全部并联方式 .51、驱动 VF匹配的 LED.62、驱
2、动 VF未匹配的 LED.63、LED 采用混联方式 .6二、LED 驱动电路的解决方案 .8（一）电阻限流电路.8（二）线性调节器.9（三）开关调节器.10三、基于 MAX16807 的汽车 LED 驱动电路设计.11参考文献.17引言引言纵观整个汽车的发展历史，汽车照明技术始终扮演着重要角色。起初，汽车仅需要前照灯，以便在黑暗中行驶时看清道路。在车辆日益增多、车速不断提高的形势下，汽车照明仅是瞻前已经不够，还需左顾右盼和免除后顾之忧，为了安全以及更好地协调不断增长的交通流量，汽车又增加了各种照明、信号灯具，如尾灯、行车灯、刹车灯、转向灯、后雾灯等。警示灯和雾灯是在极端的情况下提供特殊功能，
3、为避免夜晚行车的追尾或转弯时的相撞起了关键性作用。在汽车照明技术的发展中，随着汽车行驶的需求不断提升，汽车前照灯又发展成近光灯、远光灯、前雾灯等多种灯种。而汽车内部照明灯具，如仪表板、顶灯、地图灯、开门灯等为驾驶员和乘客提供了便利。一、一、LED 与驱动器的匹配与驱动器的匹配LED 已经广泛应用于照明、装饰类灯产品，在设计 LED 照明系统时，需要考虑选用什么样的 LED 驱动器，以及 LED 作为负载采用的串并联方式，合理的配合设计，才能保证 LED 正常工作。LED 作为驱动电路的负载，经常需要几十个甚至上百个 LED 组合在一起构成发光组件，LED 负载的连接形式直接关系到其可靠性和使用
4、寿命。设计中选择 LED 驱动电路时，一般考虑成本和性能因素。系统设计的一个约束条件是可用的电功率和电压，其他约束条件还包括功能特性，例如针对环境光线作出调整。（一）基本配置（一）基本配置最基本的一种拓扑是单个 LED。采用这种设计的应用实例有汽车内顶灯(地图灯、阅读灯)等。（二）（二）LED 采用全部串联方式采用全部串联方式串联方式驱动 LED 因经过所有 LED 的驱动电流都是相同的（假设 LED 被适当的分档） ，这种配置可以保证颜色和亮度达到最接近的匹配度。在这种情况下，必须注意整个串联串中的输入电压以及它和正向电压降（VF）之间的关系。这将决定驱动 LED 的功率拓扑，这方面的应用实
5、例包括闪光灯、汽车尾灯、刹车灯等。LED 采用全部串联方式如图 1 所示，即将多个 LED 的正极对负极连接成串，其优点是通过每个 LED 的工作电流一样，一般应串入限流电阻 R，要求 LED 驱动器输出较高的电压。当 LED 的一致性差别较大时，分配在不同的 LED 两端的电压不同，因通过每只 LED 的电流相同，所以每只 LED 的亮度是一致的。图 1 LED 采用全部串联方式当某一只 LED 品质不良短路时，如果采用稳压式驱动(如常用的阻容降压方式，由于驱动器输出电压不变，那么分配在剩余的 LED 两端的电压将升高，驱动器的输出电流将增大，容易损坏余下的所有 LED。如采用恒流式驱动 L
6、ED，当某一只 LED 品质不良短路时，由于驱动器输出电流保持不变，不影响余下的所有 LED 正常工作。当某一只 LED 品质不良断开后，串联在一起的 LED 将全部不亮。解决的办法是在每个 LED 两端并联一个稳压管，如图 2 所示。当然稳压管的导通电压需要比 LED 的导通电压高，否则 LED 就不亮了。或采用 ADDtek 的 LED 保护器A716、AMC7169 和 A720，额定电流分别是 350mA、500mA 和 700mA。采用ADDtek 保护器的电路如图 3 所示，使用时将其与 LED 并联。图 2 LED 两端并联稳压管图 3 采用 ADDtek 保护器的电路串联方式能
7、确保各只 LED 电流的一致性，如果 4 个 LED 串联后总正向电压VF为 12V，就必须使用具有升压功能的驱动电路，以便为每个 LED 提供充足的电压。但由于 LED 的 VF值存在一个变化范围，LED 之间的压差会随之变化，对亮度的均匀性有一定的影响。在 LED 的串联数量方面，流经 LED 的电流不再受LED 串联数量的限制。为了满足不同的发光亮度需求，通过驱动多个 LED 就可以实现。（三）（三）LED 采用全部并联方式采用全部并联方式在并联设计中，多个 LED 由具备独立电流的驱动电路来驱动。并联设计基于低驱动电压，因此无需带电感的升压电路。此外，并联设计提供低电磁干扰、低噪声和高
8、效率，且容错性较强。在串联设计中，一个 LED 发生故障就会导致整个照明子系统失效，而并联设计可避免这种个严重的缺陷。LED 采用全部并联方式如图 4 所示，即将多个 LED 的正极与正极、负极与负极并联连接，其特点是每个 LED 的工作电压一样，总电流为Ifm。为了实现每个 LED 器件之间的特性参数存在一定差别，且 LED 的正向电压 VF随温度上升而下降，不同 LED 可能因为散热条件差别而引发工作电流 IF的差别，散热条件较差的 LED 温升较大，正向电压 VF下降也较大，造成工作电流斥上升，而工作电流斥上升又加剧温升，如此循环可能导致 LED 烧毁。图 4 LED 采用全部并联方式L
9、ED 采用全部并联方式要求 LED 驱动器输出较大的电流，负载电压较低。分配在所有 LED 两端的电压相同，当 LED 的一致性差别较大时，通过每只 LED的电流不一致，LED 的亮度也不同。当某一只 LED 品质不良断开时，如果采用稳压式 LED 驱动器（例如稳压式开关电源） ，驱动器输出电流将减小，不影响余下所有的 LED 正常工作。如果是采用恒流式 LED 驱动，由于驱动器输出电流保持不变，分配在余下 LED 的电流将增大，容易损坏余下所有的 LED。解决办法是尽量多的并联 LED，当断开某一只 LED 时，分配在余下 LED 的电流不大，不至于影响余下的 LED 正常工作。当某一只 L
10、ED 品质不良短路时，所有的 LED 将不亮，但如果并联 LED 数量较多，通过短路的 LED 电流较大足以将短路的 LED 烧成断路。现有两种用于并联配置的驱动 IC：一种是驱动 VF已匹配 LED 的 IC；另一种是驱动 VF未匹配 LED的 IC。1、驱动 VF匹配的 LED使用具有内部匹配电流源的 LED 驱动 IC 来驱动并联的匹配 LED，驱动 IC 在现有的 335.5V 总线电压下运行，LED 的电流通过单一的外部电阻器来调节。由于不需要 DC/DC 变换进行升压，故无需采用外部电感，因此电路的电磁干扰和纹波可达到最小。如果电源电压稳定且经过稳压处理，无需为每个 LED 配备额
11、外的电流设置电阻器。如果有更高压的稳定电压，此电路还能为额外的串联LED 提供匹配电流，但其电压必须至少为 03V+nVF。2、驱动 VF未匹配的 LED为了驱动未匹配的 LED，需要使用可为每个 LED 提供独立电流控制的 IC 来获得均匀亮度。因为 LED 的 VF有一定的范围，驱动 IC 将均匀地匹配各电流以获得均匀亮度，并可在现有的 335V 总线电压下运行。电路中的驱动 IC 会测量所有 LED 的 VF，选出最高 VF的 LED，并将 Vout提升至驱动这个最大环值 LED所需的最低电平。3、LED 采用混联方式在需要使用比较多的 LED 的设计中，如果将所有的 LED 串联，将需
12、要 LED驱动器输出较高的电压。如果将所有的 LED 并联，则需要 LED 驱动器输出较大的电流。将所有的 LED 串联或并联，不但限制着 LED 的使用量，而且并联 LED负载电流较大，驱动器的成本也会增加。解决办法是采用混联方式。LED 采用混联方式如图 5 所示，串并联的 LED 数量平均分配，分配在一串 LED 上的电压相同，通过同一串每只 LED 上的电流也基本相同，LED 的亮度一致。同时通过每串 LED 的电流也相近。图 5 LED 采用混联方式当某一串联 LED 上有一只 LED 品质不良短路时，不管采用稳压式驱动还是恒流式驱动，这串 LED 相当于少了一只 LED，通过这串
13、LED 的电流将大增，很容易就会损坏这串 LED。大电流通过损坏的这串 LED 后，由于通过的电流较大，多表现为断路。断开一串 LED 后，如果采用稳压式驱动，驱动器输出电流将减小，而不影响余下所有的 LED 正常工作。如果是采用恒流式 LED 驱动，由于驱动器输出电流保持不变，分配在余下LED 的电流将增大，容易损坏所有的 LED。解决办法是尽量多的并联 LED 串，当断开某一串 LED 时，分配在余下 LED 串的电流不大，不至于影响余下 LED 串的正常工作。这种先串后并的连接方式的优点是电路简单、亮度稳定、可靠性高，并且对器件的一致性要求较低，即使个别使 LED 单管失效对整个发光组件
14、的影响也较小。并且对 LED 的要求也较宽松，适用范围大，不需要特别挑选，整个发光组件的亮度也相对均匀。在工作环境因素变化较大的情况下，使用这种连接方式的发光组件效果较为理想。先并后串混合连接构成的发光组件的问题主要在单组并联 LED 中，由于器件和使用条件的差别，导致单组中个别 LED 芯片丧失 PN 结特性，出现短路，个别器件短路使未失效的 LED 失去工作电流斥，导致整组 LED 熄灭，总电流Ifm全部从短路器件通过，而较长时间的短路电流又使器件内部键合金属丝或其他部分烧毁，出现开路。这时未失效的 LED 重新获得电流，恢复正常发光，只是工作电流斥较原来大了一点。这就是这种连接形式的发光
15、组件出现先是一组几个 LED 一起熄灭，一段时间后，除其中一个 LED 不亮，其他 LED 又恢复正常的原因。LED 的诈的不稳定性使多个 LED 并联使用时，工作电流精度范围受到限制。因此，采用 LED 并联形式，应考虑器件和环境差别等因素对电路的影响，设计时留有一定的余量，以保证其可靠性。混联方式还有另一种接法，即将 LED 平均分配后，分组并联，再将每组串联在一起。当有一只 LED 品质不良短路时，不管采用稳压式驱动还是恒流式驱动，并联在这一路的 LED 将全部不亮。如果是采用恒流式 LED 驱动，由于驱动器输出电流保持不变，除了并联在短路 LED 的这一并联支路外，其余的 LED 正常
16、工作。假设并联的 LED 数量较多，驱动器的驱动电流较大，通过这只短路的LED 的电流将增大，大电流通过这只短路的 LED 后，很容易就变成断路。由于并联的 LED 较多，断开一只 LED 的并联支路，平均分配电流不大，依然可以正常工作，那么整个 LED 仅有一只 LED 不亮。如果采用稳压式驱动，因 LED 品质不良短路，在短路瞬间负载相当于少了一个并联 LED 支路，加在其余 LED 上的电压增高，驱动器输出电流将大增，极有可能立刻损坏所有的 LED。只有将这只短路的 LED 烧成断路，驱动器输出电流才能恢复正常，由于并联的 LED 较多，断开这一 LED 并联支路，平均分配电流不大，依然
17、可以正常工作，那么整个 LED 也仅有一只 LED 不亮。通过以上分析可知，驱动器与负载 LED 串并联方式搭配选择是非常重要的，恒流式驱动功率型 LED 是不适合采用并联负载的，同样的，稳压式 LED 驱动器不适合选用串联负载。二、二、LEDLED 驱动电路的解决方案驱动电路的解决方案车用 LED 照明工作电流需要恒流稳定，以实现理想的发光强度。用汽车蓄电池驱动 LED 需要 DC/DC 转换器来准确调节 LED 电流，以确保 LED 发光强度和颜色一致，并保护 LED。在汽车照明中，LED 驱动基本都采用蓄电池供电，不适合直接驱动 LED，不能提供稳定的电压，因此，需要专门的驱动电路来点亮
18、 LED。（一）电阻限流电路图 6 电阻限流驱动电路如图所示，限流电阻可写成，式中，Vin为电路的输入电压；VF为 LED 的正向压降；IF为 LED 的正向电流；VD 为防反二极管的压降；y 为每串 LED 的树木；x 为并联 LED 的串数。由图可得 LED 的线性化数学模型为式中，Vo 为单个 LED 的开通压降；Rs 为单个 LED 的线性化等效串联电阻。则上述公式限流电阻可以写为当电阻选定后，电阻限流电路的 IF 与 VF 的关系为由上述公式可治，当输入电压波动时，通过 LED 的电流也会跟随着变化，因此调节性能差。另外由于电阻 R 的接入，损失的功率为 xRIF2，因此电路的效率低
19、。电阻限制 LED 的电流的方法并不适合采用额定电压为 12V 或 24V 的蓄电池系统，因为蓄电池的实际电压为从 618V 或 1236V。因此，如果需要保持亮度，就必须进行横流控制。（二）线性调节器驱动 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 LED 串联，对 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
20、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。线性驱动器的外围组件少，可有效降低系统的整体成本，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。线性变换器的核心是利用工作于线性区的功率晶体管或 MOSFET 作为一动态可调电阻来控制负载。线性变换器有并联型和串联型两种。图 7 所示为并联型线性变换器，又称为分流变换器（图中仅画出了一个 LED，实际上负载可以是多个 LED 串联） ，它与 LED 并联，当输入电压增大或者 LED 减少
21、时，通过分流变换器的电流将会增大，这将会增大限流电阻上的压降，以使通过 LED 的电流保持恒定。使用串联电阻器(线性法)调节电流是最简单方式，如图 8 所示。其优点在于成本低、实施简单，而且不会由于开关而产生噪声。这种拓扑的主要缺点是：电阻器上的功率损耗导致系统效率降低；不能控制 LED 的发光亮度。而且，这种方案需要用稳压源来得到恒定的电流。例如，VDD是 5V，而 LED 的 VF是3.0V，那么如果需要产生 350mA 的恒定电流，将需要 R=V/I，此时 R=(53.0)V350mA=5.7，电阻 R 将消耗的功率为 RI2，即 0.7W(几乎相当于 LED 的功率)，因此总体效率就不
22、可避免地低于 50%。图 7 并联型线性变换器 图 8 串联型线性变换器（三）开关调节器开关电源型 LED 调节器是利用开关电源的原理进行 DC/DC 直流变换的，其电路原理如图所示图 9 开关调节器电路开关电源作为 LED 驱动开关电源从结构上看,其优点是有 Boost、Buck 和Buck 一 Boost 等形式,都可以用于 LED 的驱动电路的设计,为了满足 LED 的恒流驱动,打破传统的反馈输出电压的形式,采用检测输出电流进行反馈控制,并且可以实现降压、升压和降压一升压的功能,开关电源作为能量变换中效率最高的一种方式,效率可以达到 90%以上。其明显的缺点是输出纹波电压大、瞬时恢复时间
23、较慢,会产生电磁干扰(EMI)。另外,价格偏高和外围器件复杂也是开关电源型驱动相对其他类型 LED 驱动的缺点。三、基于三、基于 MAX16807 的汽车的汽车 LED 驱动电路设计驱动电路设计MAX16807 是集成的、高效白色或 RGBLED 驱动器。MAX16807 具有826.5v 输入电压范围或采用外部偏置器件兼容更高的输入电压，低电流检测基准(300mV)实现高效率，较宽的频率调整范围(20kHz1MHz)允许通过对效率和电路板空间进行折中优化设计。MAXl6807LED 驱动器包括 8 个漏极开路、恒定吸电流驱动 LED 的输出通道（每通道电流高达 55mA)，额定连续工作电压为
24、 36V。LED 电流控制电路可使LED 串之间的电流匹配度精度达到3，能使电流高于 55mA 的 LED 串并联工作。输出使能引脚可用于同时对所有输出通道进行 PWM 调光（高达 30kHz） ，亮度比可达 5 000：1。由单个电阻设置所有通道的 LED 电流，8 个恒定电流输出通道，每个输出通道的 LED 电流可调整至 55mA，将通道并联应用可驱动具有更大电流的 LED。MAX16807 可运行于独立工作模式，也可以由微控制器（C）通过工业标准的 4 线串行接口控制。MAX16807 具有自动检测 LED 开路和过热保护功能，可工作于扩展的40+125温度范围，采用热增强型、带裸露焊盘
25、的 28 引脚TSSOP 封装。MAX16807 的引脚排列如图 10 所示。MAX16807 的引脚功能见表1。图 10 MAX16807 的引脚排列图表 1 MAX16807 的引脚功能引脚符号功能1、13、28NC空脚2AGND模拟地3OUTMOSFET 驱动器输出端，连接至外部 N 沟道 MOSFET 的栅极4Vcc电源输出端，使用一个 0.1F 的陶瓷电容或 0.1F 的陶瓷电容并联一个更高容量的陶瓷电容将 Vcc 旁路至AGND5REF5V 基准输出端，使用一个 0.1F 的陶瓷电容将 REF 旁路之 AGND69OUT4OUT7LED 驱动器输出端，使用一个 0.1F 的陶瓷电容
26、或 0.1F的陶瓷电容并联一个更高容量的陶瓷电容将 Vcc 旁路至AGND 的漏极开路，额定电压为 36V 的很定吸电流输出10OE低电平有效输出使能控制，将 OE 驱动至 PGND 低电平则使能 OUT4-OUT7，将 OE 驱动之 PGND 高电平则禁止OUT4OUT711DOUT串行数据输出，数据在 CLK 的上升沿从内部 8 位移位寄存器移出到 DOUT 端12SETLED 电流设置，在 SET 与 PGND 之间连接电阻 RSET设定LED 电流14V+LED 驱动器正电源，使用一个 0.1F 的陶瓷电容旁路 V+至 PGND15、16PGND功率地端17DIN串行数据输入18CLK
27、串行时钟输入端19LE锁存器使能输入，当 LE 为高电平时，数据从内部移位寄存器透明传输到输出锁存器，数据在 LE 的下降沿锁存到输出锁存器，且在 LE 为低电平时保持2023OUT0OUT3LED 驱动输出端，OUT0OUT3 是漏极开路，额定电压36V 的恒定吸电流输出24COMP误差放大器输出端25FB误差放大器反相输入端26CSPWM 控制器电流检测输入端27RTCTPWM 控制器定时电阻/电容连接端，振荡器频率由连接在 RT/CT 与 REF 之间的电阻 RT和连接在 RT/CT 与 AGND之间的电容 CT设定-BP裸焊盘，连接至地层以改善功率耗散，不要作为唯一的接地端使用MAX1
28、6807 可以工作在 Buck、Boost 或 SEPIC 模式，具体取决于输入电压范围以及每个输出通道的 LED 数量。增加一个外部电阻和一个齐纳二极管可以进行抛负载测试。虽然各个通道的电流都由一个电阻设置，但每串通道的电流可以独立调整。在不增加任何外围组件的情况下，该结构可以保证每通道之间的电流匹配度优于 3。对于不同批次的 LED，每通道可以分别调节匹配度，也可以通过使能引脚统一调节各个通道。采用 50Hz30kHz 的调节频率，可以实现5 000：1 的调光范围。为了在黑暗中以及阳光直射的情况下均可见显示器内容，汽车电子所要求的调光比较高。当亮度调节信号的开关频率范围为20kHz1MH
29、z 时，可以避开干扰其他设备(如收音机)的频段。MAX16807 集成了LED 开路检测功能，这些控制器也可级联起来构成大型 LED 阵列驱动电路。采用 MAX16807 构成（SEPIC）的 LED 驱动电路如图 11 所示。在图 11 所示电路中，MAX16807 是 SEPIC 方案中的核心控制器，能够为两串 HBLED(每串 5 只 LED)提供 150mA 的驱动电流。Ic 采用峰值电流控制模式，开关频率可变。另外，MAX16807 具有 8 路可编程吸电流控制电路，每路可提供 50mA 电流，36V 驱动器可精确建立每串 LED 所要求的驱动电流。为了获得更高的电流，还可以将输出连
30、接在一起。通过 OEB 引脚能够以非常短暂的占空比控制 HBLED 驱动器的通断，提供较宽的调光范围。MAX16807 控制器件组合了多项功能，电路首先建立公共电源电压，然后由线性驱动器调节每串 LED 的电流。图 11 采用 MAX16807 构成的 HB-LED 驱动电路SEPIC(单端初级电感转振器)设计中具有初级电感(L1)、次级电感(L2)和位于两个电感之间的串联电容(C3)，某种程度上，可以把 SEPIC 设计看作是具有隔直流电容(消除输入电压)的 Boost 调节器，允许输出电压高于或低于输入电压。然而，为了复位隔直流电容，允许能量传递到输出端，在次级放置了另一个电感 L2。在对
31、电路进行分析时，会发现 C3上的直流电压等于输入电压，当MOSFET(Q1)导通时，Kin为 L1充电、C3为 L2充电。由于 C3上的电压等于输入电压，导通期间每个电感将作用相同电压。关闭期间，每个电感的放电电压相同(输出电压加上 VD1的导通电压)。由于 L1和 L2具有相同的充、放电电压，它们可以具有相同的电感量和纹波电流，但两者的平均电流相差较大。Q1 导通时，VD1反偏，只有输出电容 C12 支持输出电流（ILED） 。Q1断开时，L1的电感电流流过 C3，与 L2电流合并，为输出电容充电并支持ILED。通过对电路进行分析，会发现电路中如的电流用于支持ILED，L1的电流重新为输出电
32、容充电，补充能量。即 L2的平均电流等于ILED，而厶的平均电流等于ILEDVout/Vin。开关频率的选择需要权衡最小电感、电容尺寸，并在较高开关频率时不会对 Q1造成不合理的热应力要求。MAX16807 数据手册给出了一个公式，利用定时电阻（R6）和定时电容（C7）确定开关频率。选择 3kQ 电阻和 1 000pF 电容，电源变换器将工作在 500kHz 标称频率，能够在尺寸和效率之间达到较好的均衡。MAX16807 采用峰值电流控制模式，该模式将开关电流的峰值与输出电压误差相比较，产生相应的脉冲占空比，控制输出电压。电流检测电路还提供过电流保护。为了防止毛刺注入电路，采用由 R7（1kQ
33、）和 C10（100pF）构成的100ns 滤波器，该滤波器足以消除电压毛刺，而且不会对电流波形有太大影响。对于电流模式控制器，当占空比高于 50时，会造成谐波不稳定。这是由于电流的上升（通）斜率高于下降（断）斜率，不稳定性表现为调节器为了获得正确的占空比，会在大/小占空比之间交替变化。不稳定性会导致电流、电压纹波增大，为了避免这一问题的出现，可以人为增大电流监测信号的斜率。晶体管 VT2的基极连接在 RTCT 引脚，该引脚的纹波电压通过驱动 VT2进入VD2和 R8，在 R7，产生一个小电流，为电流检测信号提供一个斜率补偿。SEPIC 设计中需要确定使用两个分离电感还是耦合线圈。通常，使用一
34、个耦合线圈要比使用两个电感价格便宜。另外，使用耦合线圈可以减小电流（是电感 L1、L2的主要决定因素） ，从而减小电感量。当然，与分离电感相比，耦合线圈的选择范围较窄。如果在多种应用中采用同一设计，最好选择分离电感，因为 L1的平均电流在很大程度上取决于 VIN和 VLED。考虑到设计灵活性，可以选择分离电感。MAX16807 是具有 8 路线性 HB-LED 电流驱动器（OUT0OUT7） 。电阻 R5用于设置每个驱动器的电流，每路驱动器的最大电流可达 50mA。并联驱动器输出可以获得更大的 HBLED 驱动电流。该设计中将每路驱动器电流设置在 375mA，4 路驱动器并联后可以为每串 HB
35、LED 提供 150mA 的电流。可通过两种途径控制驱动器：一种是由 OEB 引脚控制驱动器的通、断，实现 PWM 亮度调节，这种方式为首选方案；另一种是通过 SPI 接口分别控制每路驱动器的通、断。还可以通过 SPI 接口获悉驱动器是否发生故障。在图 414 所示电路中，施密特触发反相器 U2，通过 CLK 引脚将一串连续的“1”送入 IC，开启输出。必要时，也可以通过 J2连接 SPI 接口。利用同一电源，通过独立的线性驱动器分别驱动多串 HB-LED 时，对于不同的 SEPIC 输出电压和不同的 LED 串联电压，OUTx 引脚的电压不同。由于 IC 内部HBLED 驱动器的功耗是 Vo
36、utx和乘以 HB-LED 电流，由此可见，保持尽可能低的 SEPIC 电压（VLED）非常重要。同时还要保证足够高的导通电压，使 OUTx 引脚的电压略高于饱和电压（大约为 1V） 。自适应反馈电压通过或逻辑二极管选择较低的 OUT 端电压作为稳压调节，电阻（R2）的压降使 OUTx 的电压保持在至少 1V，从而满足上述设计要求。设计中，U3的阳极电压等于两个 OUT 端电压（OUT03 和 OUT47）中较低的一个，电流从 VLED通过 R1、R2、U3 进入较低电压的 OUT 端。由于 R1R2节点电压与反馈电压（25V）相等，HB-LED 驱动器的电压 Vout为通过修正 R2 的数值
37、，可以将 Vout电压稳定在最小值。另一串 LED 将具有较低的串联电压和较高的 OUT 端电压。线性驱动器吸收对应的压差和功耗，由于这个原因，最好选择具有一致的正向导通电压的 HBLED，正向导通电压的绝对值并不严格，但它们之间的差异应控制在 200mV 以内，具体取决于每串 HB-LED 的个数。对于 PWM 亮度调节，MAX16807 的 OEB 引脚输入为 PWM 反相信号，用于控制驱动器的通、断。通、断脉冲宽度即使低于 1ms，也能保证正常工作。但是，当 OUTx 驱动器关闭时，自适应电压控制器检测的节点电压浮置在一个较高的电压，调节器在试图满足误差放大器输出要求的时候降低了圪 ED
38、。因此，当 PWM 输入返回到高电平时，FLED 可能不足以驱动 HB-LED 串，经过数十微秒后，SEPIC 调节器补充所需电压，但对短脉冲(低占空比)应用意义不大。该设计利用 PWM 信号，通过 R12和 VD3拉高节点电压，从而解决了上述问题。电源在电压高于任何预期的工作电压时进入“静止”模式。对于短脉冲，额外的电压增大了瞬时功率，但极低的占空比可以忽略这一损耗。占空比大于3时，VLED进入自适应电压控制。输出电压从大约 21.1v 的“静止”电压（PWM 处于“关闭”状态）变化到大约 15.8V 的自适应电压（PWM 处于“导通”状态） 。占空比为 3时，VLED在返回到静止电压之前刚
39、好达到自适应电压。“导通”脉冲的宽度只有 1ms，VLED不会从静止电压发生变化。SEPIC 补偿非常简单，电流模式控制将功率环路简化到单极点，该极点由输出电容和负载电阻决定。系统稳定性要求使用“2 型”补偿网路，因为负载基本保持不变，控制环路的响应速度可以很慢。需要注意的是双控制环路（自适应和静止）和较大的输入阻抗差异（R1=210k，R2=10k） 。R14 相对于 R1 和R2 的较大阻值减缓了阻抗变化的影响，R14 和 C5（0.1F）组合在很低的频率处构成主极点。当负载电流从满负荷变化到零时，输出电压可能出现过冲。出现这一情况有两种原因：1)电感储能释放到输出电容；2)低速响应控制环
40、路。如果电感储能是造成过冲的主要原因，可以增大输出电容，以限制过冲。如果控制环路响应速度过慢是主要原因，可以使用钳位二极管限制过冲。HB-LED 阵列需要较宽的调光范围，将自适应开关调节器与线性驱动器相组合可以得到一个极具成效的方案，既可以满足瞬态响应特性，也可以满足较大占空比时对电源效率的要求。这种应用中通常选择 SEPIC 调节器，因为它允许输入电压高于或低于输出电压。利用 MAX16807 可以方便地构建 SEPIC 控制器和 8 路可并联的线性驱动器。参考文献参考文献1周志敏, 周纪海, 纪爱华. LED 驱动电路设计与应用M. 人民邮电出版社, 2006.2志敏, 纪海, 爱华. L
41、ED 驱动电路设计实例M. 电子工业出版社, 2008.3Winder S. LED 驱动电路设计J.人民邮电出版社 2009.4李军伟. LED 的驱动电路研究D. 大连: 大连理工大学, 2007.5黄建华, 侯建国, 史斌宁, 等. 一种节能型 LED 驱动电路的设计J. 电源技术应用, 2008 (1): 53-57.6王福虎. 可用于汽车照明的超高亮 LED 驱动芯片的研究 D. 华中科技大学, 2007.7张留忠. 汽车 LED 转向灯恒流驱动电路的设计 JJ. 南京理工大学, 2010 (2): 40-43.8Nalbant M. 高亮度 LED 的高效率电流驱动电路J. 电子产品世界, 2005, 9: 101-103.