憑借著節(jié)能,、長使用壽命及色彩組合豐富等優(yōu)勢,，LED 照明目前已成為增速最快的半導體領域之一,，近年來的年復合增長率(CAGR)高達20%,，預計2012 年全球LED 市場總值更將達114 億美元，前景非?？捎^,。其中增長最快、需求也最大的應用將是低電流LED 照明應用,。
目前市場上典型的LED 驅動器包括兩類,，即線性驅動器和開關驅動器；進一步細分,，則有三種,，分別是開關穩(wěn)壓器、線性穩(wěn)壓器和電阻型驅動器。這三種驅動器分別適合不同等級的電流應用,，見圖1,。如電流大于500 mA 的大電流應用采用開關穩(wěn)壓器，因為線性驅動器限于自身結構原因,，無法提供這樣大的電流,；而在電流低于200 mA 的低電流應用中，通常采用線性穩(wěn)壓器及電阻型驅動器,；而在200 至500 mA 的中等電流應用中,，既可以采用線性穩(wěn)壓器，也可以采用開關穩(wěn)壓器,。
圖1 不同電流范圍所適用的LED驅動器
開關穩(wěn)壓器的能效高,，并提供極佳的亮度控制。線性穩(wěn)壓器結構比較簡單,，易于設計,，提供穩(wěn)流及過流保護，具有外部電流設定點,，且沒有電磁兼容性(EMC)問題,。電阻型驅動器利用電阻這樣的簡單分立器件，限制LED 串電流,，是一種經(jīng)濟的LED 驅動方案，同樣易于設計,，且沒有EMC 問題,。
安森美半導體身為全球領先的高性能、高能效硅解決方案供應商,，為不同的LED應用提供豐富的開關穩(wěn)壓器及線性穩(wěn)壓器選擇,。與此同時，市場上的客戶也需要一種比開關穩(wěn)壓器和普通線性穩(wěn)壓器經(jīng)濟,、但在性能上又比電阻型驅動高出許多的驅動方案,。在這種情況下，安森美半導體運用正待批專利的自偏置晶體管(SBT)技術,，結合自身超強的工藝控制能力,，推出一種新的LED 驅動方案——分立線性恒流穩(wěn)壓器(CCR)，填補了這個市場空隙,，并進一步豐富了安森美半導體寬廣的LED 驅動器產(chǎn)品陣容,。
憑借著節(jié)能、長使用壽命及色彩組合豐富等優(yōu)勢,，LED 照明目前已成為增速最快的半導體領域之一,，近年來的年復合增長率(CAGR)高達20%，預計2012 年全球LED 市場總值更將達114 億美元,，前景非?？捎^,。其中增長最快、需求也最大的應用將是低電流LED 照明應用,。
目前市場上典型的LED 驅動器包括兩類,，即線性驅動器和開關驅動器；進一步細分,，則有三種,，分別是開關穩(wěn)壓器、線性穩(wěn)壓器和電阻型驅動器,。這三種驅動器分別適合不同等級的電流應用,，見圖1。如電流大于500 mA 的大電流應用采用開關穩(wěn)壓器,，因為線性驅動器限于自身結構原因,，無法提供這樣大的電流；而在電流低于200 mA 的低電流應用中,，通常采用線性穩(wěn)壓器及電阻型驅動器,；而在200 至500 mA 的中等電流應用中，既可以采用線性穩(wěn)壓器,，也可以采用開關穩(wěn)壓器,。
圖1 不同電流范圍所適用的LED驅動器
開關穩(wěn)壓器的能效高，并提供極佳的亮度控制,。線性穩(wěn)壓器結構比較簡單,，易于設計，提供穩(wěn)流及過流保護,，具有外部電流設定點,，且沒有電磁兼容性(EMC)問題。電阻型驅動器利用電阻這樣的簡單分立器件,，限制LED 串電流,，是一種經(jīng)濟的LED 驅動方案，同樣易于設計,，且沒有EMC 問題,。
安森美半導體身為全球領先的高性能、高能效硅解決方案供應商,，為不同的LED應用提供豐富的開關穩(wěn)壓器及線性穩(wěn)壓器選擇,。與此同時，市場上的客戶也需要一種比開關穩(wěn)壓器和普通線性穩(wěn)壓器經(jīng)濟,、但在性能上又比電阻型驅動高出許多的驅動方案,。在這種情況下，安森美半導體運用正待批專利的自偏置晶體管(SBT)技術，結合自身超強的工藝控制能力,，推出一種新的LED 驅動方案——分立線性恒流穩(wěn)壓器(CCR),，填補了這個市場空隙，并進一步豐富了安森美半導體寬廣的LED 驅動器產(chǎn)品陣容,。
低電流LED應用及驅動器比較
新的線性恒流穩(wěn)壓器適合20 mA 至200 mA 的低電流LED 應用,。如在汽車應用中，組合尾燈的電流要求通常只有數(shù)十毫安(mA),。此外,，在廣告牌文字電路、背光顯示牌等商業(yè)及工業(yè)應用中,，輸入電壓通常為高至30 Vdc,，而LED 電流在20 mA至150 mA 之間。而在裝飾照明,、工作燈,、景觀照明、柜臺照明等建筑物及通用照明應用中,，輸入電壓通常為12 至48 Vac 或120/220 Vac,，而LED 電流也僅在20 至100 mA 之間。此外,，電冰箱和洗衣機等家用電器中也采用LED 為小型LCD顯示屏背光或替代照明燈泡,，這類應用同樣需要低電流的LED 驅動器。
在低電流LED 應用中,，電阻型驅動器盡管成本較低且結構簡單,，但這種驅動器在低電壓條件下，正向電流較低,，會導致LED 亮度不足，且在負載突降等瞬態(tài)條件下,，LED可能受損,。而且，這種解決方案需要恰當?shù)腖ED編碼(binning),，電阻庫存大,，且能效低。
與電阻型驅動器相比,，線性恒流穩(wěn)壓器提供穩(wěn)定電流,，在寬電壓范圍下提供恒定亮度，在高輸入電壓時保護LED,，使其免于過驅動,，在低輸入電壓時提供更高的亮度。而得益于其恒流特性，客戶可以減少或消除源自不同供應商提供的不同LED的編碼成本,，使系統(tǒng)總成本更低,。
圖2：CCR結合電阻型驅動器與線性穩(wěn)壓器所長，填補了市場空隙,。
我們可以通過實際的測試來驗證這兩種驅動器的性能對比情況,，見圖3。測試中對比了分別采用這兩種驅動器實現(xiàn)的組合尾燈,，其中的CCR是穩(wěn)定電流為25 mA的器件,。從圖中可以看出，在9 V的相同輸入電壓時,，CCR比電阻型驅動器的電流高,，使LED更亮。在13 V的相同電壓輸入時,，二者亮度一致,。電壓高于13 V后，CCR的電流逐漸穩(wěn)流到25 mA,，而電阻型驅動器的電流則一直上升,，可能導致LED過驅動，從而損壞LED,。此外,，CCR提供的電流精度達±10%，完全滿足應用要求,，而電阻型的電流精度僅為±50%,，相差甚遠。
圖3：電阻型驅動器與穩(wěn)流電流為25 mA的線性恒流穩(wěn)壓器的V-I曲線比較,。
基于專利SBT技術的簡單,、經(jīng)濟及強固的線性恒流穩(wěn)壓器
安森美半導體的線性恒流穩(wěn)壓器基于安森美半導體正待批專利的自偏置晶體管(SBT)技術，提供一定程度的集成,，并結合安森美半導體的超強的工藝控制能力,，為低電流應用提供簡單(Simple)、經(jīng)濟(Economical)及強固(Robust)的LED驅動解決方案,。
具體而言,，這器件的雙端非常易于設計，適合高端(High-side)及低端(Low-side)應用,，且不需要外部元件,，非常簡單。它的經(jīng)濟性主要體現(xiàn)在消除LED編碼,，降低庫存成本,，以及保護LED,，降低替代及維護成本。安森美半導體還規(guī)劃推出三端可調(diào)節(jié)輸出的線性恒流穩(wěn)壓器,，它們的結構示意圖見表1,。
表1：安森美半導體半導體已推出及規(guī)劃推出的雙端及三端線性恒流穩(wěn)壓器。
值得一提的是,，安森美半導體的線性恒流穩(wěn)壓器支持采用120/220 Vac供電,，如在建筑物及通用照明應用中，120/220 Vac交流市電輸入經(jīng)過橋式整流后,，只需要保證輸入電壓減去LED串總電壓后所剩下的電壓不超過這線性恒流穩(wěn)壓器45 V的陽極-陰極最大電壓VAK即可,。這同樣體現(xiàn)出它的易于設計特性。
而在強固性方面,，安森美半導體的這系列器件表現(xiàn)非常突出,。例如，其設計帶有負溫度系數(shù)(NTC),，在極端的電壓和工作溫度下保護LED免受熱失控影響,。例如，采用SOT-223表面貼裝封裝的器件尺寸為7.0 mm x 6.5 mm x 1.6 mm,，85℃時能在電路板上500 mm長/不到29克重的銅片上耗散630 mW的功率,，非常適用于極端的熱工作環(huán)境。此外,，這些器件通過了嚴格的AEC101汽車標準認證,，適用苛刻的汽車應用要求。這些器件還承受開關瞬態(tài)及電壓尖峰,，并具備良好的靜電放電(ESD)額定脈沖等級,，測得為1.8 kV。此外,，這些器件還支持環(huán)保,，使用無鹵素模子化合物，并符合無鉛RoHS指令要求,。
安森美半導體首批NSI45系列10款雙端線性恒流穩(wěn)壓器已于2009年5月推出,，這些器件提供±10%及±15%的穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流(Ireg)容限，額定電壓為45 V,，工作溫度范圍-40℃至85℃，最高結溫度為150℃,，提供20 mA,、25 mA及30 mA器件等不同選擇，采用SOD-123及SOT223封裝,，目標市場包括汽車應用中的內(nèi)部及外部LED照明,，商業(yè)標識應用中的氖燈替代,、交通信號等及顯示屏背光，建筑物及通用照明,。