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比年来，高亮度LED的应用范畴不停增多，涵盖从移动设备背光、中大尺寸LCD背光、汽车内部及外部照明及通用照明等宽阔范围。常见DC-DC LED照明应用包罗景观照明、内部低压门路照明、太阳能供电照明、汽车照明、应用车辆照明、船舶应用、低压卤素类替代及飞机内部照明等。 安森美半导体提供DC-DC低功率 LED照明应用的多款LED驱动器，涵盖升压、降压以及升降压等差别拓扑布局，如图1{京电港论坛}所示。在这系列产物中，NCL30160和NCL30161是安森美半导体较新的两款DC-DC LED驱动器。NCL30161 LED驱动器适合于宽电压应用，它可通过平均电流控制使LED纹波电流控制在平均电流的10%,输出不需要滤波电容，而且支持PWM或模拟调光；另有一款转换器NCL30160集成了MOSFET,同样可最大限度地淘汰空间和资本。本京电港论坛文章将重点先容这两款产品的关键特点及应用设计要点。
图1:安森美半导体DC-DC LED驱动器选型决议链 NCL30161的优势和范例应用 NCL30161是一款平均电流滞环控制模式高亮度LED降压控制器。由于LED纹波电流得到了有效的控制，输出不需要滤波电容；高达1.4 MHz频率下的工作，外围可以使用小尺寸的被动元件；通过外接电阻或线性降压给芯片提供电压，可以支持高压输入；支持脉宽调制（PWM）或模拟调光。模拟调光简朴地调治LED串的DC电流，以改变LED的光输出；而PWM调光则是改变LED串中恒定电流的占空比，以有效改变LED串中的平均电流，以此实现调光。 NCL30161具有许多特色功能，如Vin输入电压范围6.3 V至40 V,可外部扩展至更高的输入电压；LED电流可通过外部电阻设定，可以在100%占空比工作；控制器不需要举行环路赔偿，滞环控制可实现好的电源注入抑制和快速的负载瞬态响应；当有多串LED（如RGB）时，地端电流检测可以接纳多串LED如RGB共阳毗连，减少LED串的连线数量；单一管脚实现PWM调光和使能控制，调光范围宽；支持输出全陶瓷电容或无输出电容设计，使用很小的外部元件，节流空间和成本；完善的掩护功能包括可调节的LED电流、LED短路保护和输入欠压保护，以及过热保护功能。 由于采用少少的外部元件，NCL30161是汽车、工业和通用照明的理想办理方案，市场和应用包括LED驱动器、恒流源、汽车照明、通用照明和工业照明。
图2{京电港论坛}:NCL30161典型应用降压LED驱动器 图2是NCL30161的典型应用降压LED驱动器的框架图。可以看到，LED直接连接到输入电压，电流畅过连接到地端的RSENSE设置；PWM调光和使能控制通过芯片的DIM/Enable脚实现；ROT用来设置初始关断时间。 这是一个平均电流滞环控制倒置Buck拓扑结构，外置MOSFET可以实现大电流LED驱动，一连电流模式不需要输出电容；工作频率高达1.4 MHz,可以通过外部电感进行调解。 图3{京电港论坛}是NCL30161内部框图，它由7个部门组成：内部LDO部分把输入的高电压变为5 V稳压，为内部逻辑供电，包括外部MOSFET的驱动；PWM调光和使能控制部分；MOSFET驱动部分；内部比力器峰值电流检测部分，比较电压为220 mV;谷值电流检测，内部设定在180 mV;LED短路检测；关断时间调整。
图3:NCL30161内部框图 NCL30161的控制逻辑如下，通过检测LED的峰值和谷值电流，可以实现LED电流的滞环控制，LED的纹波电流控制在平均电流的±10%以内，由于同时控制LED的峰值电流和谷值电流，LED的平均电流恒定，不随输入电压和串联LED数量的厘革而变化。MOSFET开通时，LED电流增加到达峰值电流220 mV时，MOSFET关断；MOSFET关断时，LED电流下降，内部关断时间定时器决定关断时间，到达定时时间，MOSFET开通时检测谷值电流并根据检测到的谷值电流调整下一次关断时间，稳态时谷值电流被控制在180 mV。 在图4{京电港论坛}中右侧可以看到NCL30161的典型电流波形，赤色为MOSFET开通时的电流路径；绿色为MOSFET关断时的电流路径；右侧最下面是LED电流波形，可以看到它是连续的，且纹波电流在±10%以内。
图4:电流波形 由于MOSFET关断时没有电流，地端的电流检测电阻无法检测到电流，因此需要关断时间设定电阻ROT来设置初始的关断时间，关断时间设定电阻只在启动的时候起作用，启动竣事后由内部时间关断定时器来控制关断时间。选择电阻值ROT时，首先使用等式（1）盘算关断时间；然后利用（2）计算电阻值：
图5{京电港论坛}是NCL30161典型应用的能效曲线。其外部MOSFET是安森美半导体的60 V NTTFS5826.左图是300 mA输出时不同LED数的效率曲线；右图是1 A输出时不同LED数的效率曲线，可以看到整个效率是比较高的。
图5:NCL30161典型应用能效 PWM调光功能可以通过DIM/EN脚实现；图6{京电港论坛}中左图是PWM调光占空比和输出平均电流的曲线，可以看到PWM占空比和输出电流的线性度很好。右图是PWM调光信号高/低时LED电流的变化，可以看到电流的颠簸范围很小。NCL30161也可以通过在CS脚的R7参加一个直流偏置电压信号来实现模拟调光。这样，施加的模拟电压不同，LED电流就会变化，从而实现模拟调光，如图7{京电港论坛}。
图6:PWM调光
图7:模拟调光 由于NCL30161是在输入端连接LED串（电流检测在地端）），在连接多串LED时，LED串的阳极可以共用一条母线，LED勾通线数为n+1;而上端检测LED电流的方式需要2n的连线数量，如图8{京电港论坛}。
图8:多串LED的连接 如果应用的输入电压范围凌驾芯片的40 V耐压，在要扩展输入电压范围时，可以在Vin端串联电阻或增加线性调节器，图9{京电港论坛}中使用了一个三极管、一个稳压管和一个电阻，将芯片Vin的电压限定在40 V以下为芯片Vin供电；功率输入部分的电压可以高于40 V,如75 V,如图9.这时，可以选用高耐压的MOSFET来满足高压输入的要求。
图9:扩展输入电压 NCL30161除了可以实现降压控制之外，还可以实现升压控制，图10{京电港论坛}是其典型电路。当没有R7时，NCL30161可以在恒流输入状态工作，加入前馈电路R7后可实现恒功率输入升压控制。
图10:恒功率输入升压控制 NCL30160的不同之处 除NCL30161以外，安森美半导体还为驱动大功率LED新推出一款NFET迟滞降压、恒流高亮度LED驱动器NCL30160.这个新一代高能效的解决方案集成了MOSFET,电流提升到了1.5安培，损耗非常低，体积也更小，可最大限度地减少空间和成本，并集成了多种保护功能。 这款器件担当6.3 V至40 V输入电压，利用集成的1 A/50 mΩ低导通阻抗内部MOSFET及以100%占空比工作的能力，能够提供能效高达98%的方案。由于集成MOSFET耐压仅为40 V,因此NCL30160只适合于40 V以下输入、1.2 A以下的应用。与NCL30161相同，其最高1.4 MHz的高开关频率使设计人员可采用更小的外部元件，将电路板尺寸减至最小，成本降至最低。图11是NCL30160的内部框图。
图11:NCL30160内部框图 NCL30160为区域照明及路灯等讲求高能效、高亮度的中大功率LED通用照明应用提供了极佳的方案，同时适用于MR16 LED灯胆等住宅应用。 图12是NCL30160连接不同LED数和不同电流时的能效曲线。可以看到，其能效是非常高的。
图12:NCL30160典型应用能效 安森美半导体还为上述器件提供辅助设计工具和支持，包括Excel表格工具、评估板和24 V LED灯条应用注释。在Excel表格设计工具中，工程师只需要填入输入电压、输出LED的数量、LED的压降和LED的数量，即可自动计算出所需的效果，非常快捷方便。 |
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