低成本LED驱动IC促进了照明领域的革新-EDA365

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低成本LED驱动IC促进了照明领域的革新

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当今，商用LED的发光效率正接近荧光灯70～80lm/W的效率。荧光光源是非常成熟的技术，未来很可能会有一些改进，而LED的发光效率（lm/W）每10年就以20倍的速度增加，并且这种趋势还会继续。

LED照明光源已经开始渗透到像户外广告、建筑照明、交通信号以及汽车内部灯光、仪表盘、尾灯和前照灯等这样的照明市场。虽然还处于起步阶段，但根据最近的DOE报告，在2002年并网的LED照明设备将会节省8.3TW/h：“……超过一个大型发电站的输出功率。”

建筑照明节能的潜力是巨大的。在建筑中，照明是最终使用的第二大能源，占全美国所有电能的22%，估计每年将达到8.2×1015 BTU。

目前，相对过高的LED照明光源初始安装费用限制了它的推广。然而，它的一些其他特性则弥补了初始安装费用过高的不足。这些特性包括：

● 能量消耗较低
● 工作寿命较长
● 耐用性好
● 发热量低
● 体积较小
● 安全性得以改进
● 控制简单、精确

此外，LED照明光源的成本也正在急剧下降，而且市场对高亮度LED照明光源的需求也持续增加。预计在2010年，将有超过80亿美元的市场份额，是2005年的两倍多。相对传统照明光源，由于高亮度LED具有低成本和更高的发光强度，因此，精确性、发光效率和断续工作能力将是LED IC控制方案的主要特征。

断续工作能力要求采用开关电源技术来实现高亮度LED的电位效率。IC行业已经采用多种PWM控制器来设计针对LED驱动和控制的特殊电路。许多半导体供应商都提供相应的控制IC或驱动电路，例如，Micronix公司（一家IXYS公司）的MXHV9910，其内部框图如图1所示。这种控制器最吸引人的一个特征是它具有一个内部稳压器，该稳压器直接输入高压，从而不需要采用降压电阻或高压电流源的外部低压供电电路，同时降低了成本，并且节省了电路板空间。

图1 一种典型的高亮度LED驱动电路

该芯片可以在8～450V的范围内工作，并且可以配置成降压、升压，或降压-升压工作模式。它也具有通过调整电流和线性度，或PWM而进行亮度调整的能力。高压工作特点可以使它能够驱动数百个串联的高亮度LED。当驱动高亮度LED时，该芯片的效率高于90%，使最大限度地降低能量的消耗成为可能，从而可以在相当广的领域内应用。

除了实现最小的系统功率损失外，芯片内部的电流调整器也具有固定输出的能力，从而延长了LED的寿命。此外，片上还有一个7.8V的稳压器，可以为内部逻辑供电，也可以为外部逻辑提供1mA的电流，并且能够直接驱动外部MOSFET管的栅极。降压变换器的参考设计如图2所示（可以提供评估板，型号为MXHV9910DB3）。

图2 具有0.56Ω电流采样电阻和4.7mH开关电感的照明参考设计

图2中，R4为0.56Ω的电流检测电阻，其额定峰值电流为250mV/0.56Ω，即466mA，该电流的设置是通过调整RA1来降低LD输入端的电压实现的。PWMD的输入引脚可以外接从0%～100%的PWM亮度控制信号。

IXTA8N50P高速开关FET可用作主开关器件，其额定工作电压为500V，导通电阻RDS（ON）为0.8Ω，并且25℃时的额定电流为8A。电感L1的值是由开关频率、输入电压和二极管的正向电压和电流决定的。开关频率由R1设定在64kHz。频率越高，FET的损耗就越高，而较低的频率则需要较大的L1值。

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