将线性与降压相结合的LED驱动电源方案

发布时间：2013-02-4 阅读量：744 来源: 我爱方案网作者:

【导读】线性驱动是简单的方案，所需元件极少，线性/降压驱动器能提供所需的较低噪音运行环境和较高的效率。为避免劣势，发挥两种方案的优势，可以采取将线性与降压相结合的方案，在保证效率的同时将转换噪音降至最低。

为控制亮度，发光二极管（LED）需要恒定电流。把一只电阻器与一组LED串联即可实现此点。由于一组LED的电压和供电电压都可能发生改变，因而必须使用专用的LED驱动保证电流的精准。以下两种方案使用广泛：线性恒流LED驱动器和步进降压开关式转换器，它们均有各自的优势和劣势。

线性驱动是简单的方案，所需元件极少且基本无噪音。但是，其耗散的热量和供电电压与LED正向电压之差成正比。为防止过热，其封装可能需要在PCB上额外划分一个散热区，这就增加了所需PCB的成本和数量，同时也增加了驱动IC因热关断，从而关闭LED的风险。

图1 LM393比较器监测LED串的低侧电压，并使能降压稳压器（CAT4201）或线性稳压器（CAT4101）。

如果此驱动被置于LED旁，额外的热量会使LED以更高的温度运行，从而减少其寿命。降压（或buck）转换器效率高，产生的热量很少，但是开关式方案需要一只电感和一个肖特基二极管。这个方案也会产生噪音，尤其是当供应电压快降至LED正向电压时。在汽车应用中，射频干扰（RFI）是一个重要的考虑因素。建议在开头式转换器前面置放EMI/RFI滤波器，以阻止高频转换产生的噪音返回电源，因为它有可能干扰到AM/FM波段收音机等设备。

理想情况下，电池电压的波动幅度很大。如汽车应用场景下（8v至17v），线性/降压驱动器能提供所需的较低噪音运行环境和较高的效率。当应用电压升至限值以上时，LED驱动器则转换为降压模式，从而避免线性驱动器过热。

本文中的电路可单独选择每个LED驱动器在开关模式和线性模式之间切换时的可调电压阈值，并有额外迟滞以确保转换顺利进行。图1显示的原理图采用了安森美半导体公司的CAT4201 350-mA降压驱动器，以及CAT4101 1A恒流LED驱动器，图中也显示了逻辑比较器。较常见的降压结构有一个高侧开关和一个低侧二极管，CAT4201则不同，它互换了这些器件。

与典型的降压开关器相同，当开关接通时，流经感应器L和LED的电流会增加，直至达到峰值，即：LED平均电流的两倍。之后开关关闭。已充电的电感会迫使电流继续流经肖特基二极管D1及LED,直到其值变为零。而后该循环又开始重复。这一开关式运行被称为临界导通模式。

R1/R2电阻分压器产生出相当于负极电压几分之一的V+.如果比较器（LM393）的输入电压高于固定的基准电压值2.5V,则输出为高；OUT为低，禁用线性驱动器而使能降压转换器。如果V+低于基准电压，则比较器输出为低，使能线性驱动器而禁用降压转换器。反馈电阻器R5增加了0.6V的迟滞，即一旦负极电压超过3.6V,降压转换器就会起动；当负极电压降至3V以下时，线性驱动器则会接手。注意，如果LM393的另一半没有用于其它LED电源，更好的设计方法是将LM393上所有未用的输入和输出引线都接地。

图2显示了单用降压转换器，以及线性/降压驱动器合用时的LED电流调节情况。与单用降压转换器相比，线性/降压驱动器可将LED电流调节扩展至低于8V的电源电压，即使电池电压继续下降，它也能使LED保持点亮。电源电压低于11V时，仅用降压转换器会损失其精度，并产生回到电源的更多开关纹波电流。EMI滤波器更难以抑制较低频率下的纹波电流。另一方面，在相同的供电电压范围内，线性驱动器则提供了更高的调节和无噪音运行环境。

尽管增加了元件数，但对于要求低噪音性能与扩展电源区间的应用，线性/降压联合方案还是有价值的。可以设置线性到降压的过渡电压值，以获得最佳散热性能。

图2 与仅用降压转换器相比，线性/降压电流阱可将电流的调节范围扩展至更低的电源电压（8V以下），并降低低电量情况下的EMI.因此，LED在电池电压低的情况下也可保持点亮。

相关资讯

Allegro公布2025财年首季业绩：营收增长22% 工业与电动汽车业务领跑

全球领先的传感器与功率IC解决方案供应商Allegro MicroSystems（纳斯达克：ALGM）于7月31日披露截至2025年6月27日的2025财年第一季度财务报告。数据显示，公司当季实现营业收入2.03亿美元，较去年同期大幅提升22%，创下历史同期新高。业绩增长主要源于电动汽车和工业两大核心板块的强劲需求，其中电动汽车相关产品销售额同比增长31%，工业及其他领域增速高达50%。

三星HBM份额暴跌至17%，SK海力士登顶全球存储器市场

受强劲的人工智能（AI）需求驱动，全球存储芯片市场格局在2025年第二季度迎来历史性转折。韩国SK海力士凭借在高带宽存储器（HBM）领域的领先优势，首次超越三星电子，以21.8万亿韩元的存储业务营收问鼎全球最大存储器制造商。三星同期存储业务营收为21.2万亿韩元，同比下滑3%，退居次席。

跻身英伟达核心圈：英诺赛科成800V HVDC联盟唯一中国GaN供应商

8月1日，英伟达官网更新其800V高压直流（HVDC）电源架构关键合作伙伴名录，中国氮化镓（GaN）技术领军企业英诺赛科（Innoscience）赫然在列。英诺赛科将为英伟达革命性的Kyber机架系统提供全链路氮化镓电源解决方案，成为该名单中唯一入选的中国本土供应商。此重大突破性合作直接推动英诺赛科港股股价在消息公布当日一度飙升近64%，市场反响热烈。

MPS发布强劲季报：毛利率55.1%稳居行业前列，战略转型显成效

全球领先的功率半导体解决方案供应商MPS（Monolithic Power Systems）于7月31日正式公布截至2025年6月30日的第二季度财务报告。数据显示，公司本季度业绩表现亮眼，多项核心指标实现显著增长，并释放出持续向好的发展信号。

工业5.0技术落地指南：贸泽电子发布自动化资源中心

贸泽电子（Mouser Electronics）于2025年8月正式推出工业自动化资源中心，为工程技术人员提供前沿技术洞察与解决方案库。该平台整合了控制系统、机器人技术及自动化软件的最新进展，旨在推动制造业向智能化、可持续化方向转型。