為控制亮度，發(fā)光二極管(led)需要恒定電流。把一只電阻器與一組led串聯(lián)即可實現此點。由于一組led的電壓和供電電壓都可能發(fā)生改變，因而必須使用專用的led驅動保證電流的精準。以下兩種方案使用廣泛：線性恒流led驅動器和步進降壓開關式轉換器，它們均有各自的優(yōu)勢和劣勢。

線性驅動是簡單的方案，所需元件極少且基本無噪音。但是，其耗散的熱量和供電電壓與led正向電壓之差成正比。為防止過熱，其封裝可能需要在pcb上額外劃分一個散熱區(qū)，這就增加了所需pcb的成本和數量，同時也增加了驅動ic因熱關斷，從而關閉led的風險。

圖1 lm393比較器監(jiān)測led串的低側電壓，并使能降壓穩(wěn)壓器(cat4201)或線性穩(wěn)壓器(cat4101)。

如果此驅動被置于led旁，額外的熱量會使led以更高的溫度運行，從而減少其壽命。降壓(或buck)轉換器效率高，產生的熱量很少，但是開關式方案需要一只電感和一個肖特基二極管。這個方案也會產生噪音，尤其是當供應電壓快降至led正向電壓時。在汽車應用中，射頻干擾(rfi)是一個重要的考慮因素。建議在開頭式轉換器前面置放emi/rfi濾波器，以阻止高頻轉換產生的噪音返回電源，因為它有可能干擾到am/fm波段收音機等設備。

在降壓變換器性能不良，用盡余量時，線性驅動器的運行則是最佳的。為避免劣勢，發(fā)揮兩種方案的優(yōu)勢，可以采取將線性與降壓相結合的方案，在保證效率的同時將轉換噪音降至最低。

理想情況下，電池電壓的波動幅度很大。如汽車應用場景下(8v至17v)，線性/降壓驅動器能提供所需的較低噪音運行環(huán)境和較高的效率。當應用電壓升至限值以上時，led驅動器則轉換為降壓模式，從而避免線性驅動器過熱。

本文中的電路可單獨選擇每個led驅動器在開關模式和線性模式之間切換時的可調電壓閾值，并有額外遲滯以確保轉換順利進行。圖1顯示的原理圖采用了安森美半導體公司的cat4201 350-ma降壓驅動器，以及cat4101 1a恒流led驅動器，圖中也顯示了邏輯比較器。較常見的降壓結構有一個高側開關和一個低側二極管，cat4201則不同，它互換了這些器件。

與典型的降壓開關器相同，當開關接通時，流經感應器l和led的電流會增加，直至達到峰值，即：led平均電流的兩倍。之后開關關閉。已充電的電感會迫使電流繼續(xù)流經肖特基二極管d1及l(fā)ed，直到其值變?yōu)榱?。而后該循環(huán)又開始重復。這一開關式運行被稱為臨界導通模式。

r1/r2電阻分壓器產生出相當于負極電壓幾分之一的v+.如果比較器(lm393)的輸入電壓高于固定的基準電壓值2.5v，則輸出為高;out為低，禁用線性驅動器而使能降壓轉換器。如果v+低于基準電壓，則比較器輸出為低，使能線性驅動器而禁用降壓轉換器。反饋電阻器r5增加了0.6v的遲滯，即一旦負極電壓超過3.6v，降壓轉換器就會起動;當負極電壓降至3v以下時，線性驅動器則會接手。注意，如果lm393的另一半沒有用于其它led電源，更好的設計方法是將lm393上所有未用的輸入和輸出引線都接地。

圖2顯示了單用降壓轉換器，以及線性/降壓驅動器合用時的led電流調節(jié)情況。與單用降壓轉換器相比，線性/降壓驅動器可將led電流調節(jié)擴展至低于8v的電源電壓，即使電池電壓繼續(xù)下降，它也能使led保持點亮。電源電壓低于11v時，僅用降壓轉換器會損失其精度，并產生回到電源的更多開關紋波電流。emi濾波器更難以抑制較低頻率下的紋波電流。另一方面，在相同的供電電壓范圍內，線性驅動器則提供了更高的調節(jié)和無噪音運行環(huán)境。

盡管增加了元件數，但對于要求低噪音性能與擴展電源區(qū)間的應用，線性/降壓聯(lián)合方案還是有價值的。可以設置線性到降壓的過渡電壓值，以獲得最佳散熱性能。

圖2 與僅用降壓轉換器相比，線性/降壓電流阱可將電流的調節(jié)范圍擴展至更低的電源電壓(8v以下)，并降低低電量情況下的emi.因此，led在電池電壓低的情況下也可保持點亮。

來源；21ic