隨著(zhù)LED在發(fā)光性能、成本等幾乎各個(gè)方面的改進(jìn)，LED的應用范圍越來(lái)越廣，但在各應用領(lǐng)域滲透的比例高低不一。如可尋址標志和建筑物照明這樣的商業(yè)應用領(lǐng)域中，LED憑借在色彩、總體擁有成本、工作壽命、可靠性和便利性方面的優(yōu)勢，應用非常廣泛。如在建筑物裝飾照明應用中，使用LED可在建筑物外墻上營(yíng)造出豐富的色彩，及更好地彰顯建筑物的結構。在移動(dòng)標志應用中，還可以實(shí)時(shí)更新交通顯示屏、視頻圖像及廣告牌上的信息。
 
安森美半導體身為應用于高能效電子產(chǎn)品的首要高性能硅方案供應商，針對各種LED應用提供寬范圍的LED驅動(dòng)器方案，其中就包括用于可尋址標志和建筑物裝飾照明兩類(lèi)常見(jiàn)應用的系列線(xiàn)性驅動(dòng)器(詳見(jiàn)下表)。這些驅動(dòng)器能夠精確地穩定LED電流，并包含可編程接口，利于軟件控制。本文將以CAT4008、CAT4103和CAT9552為例，分別闡述其主要功能和基本工作原理，便于工程師的選型設計。
           

表1：安森美半導體應用于標志及建筑物裝飾照明的系列智能LED控制/驅動(dòng)器。
 
針對LED廣告牌等應用的恒流汲入型LED驅動(dòng)器
諸如廣告牌標志、滾動(dòng)橫幅、智能車(chē)輛標志和體育計分板等LED應用需要采用多顆LED，通常包含多串LED，要求LED驅動(dòng)方案提供恒定的光輸出，不同通道間的電流匹配精度要高，要提供易用的接口來(lái)控制不同LED通道，并且要具備可靠的保護功能。安森美半導體針對這類(lèi)應用的方案包括CAT4008和CAT4106等恒流LED汲入型驅動(dòng)器，其中前者支持8通道，后者支持16通道。
以CAT4008為例，典型LED通道匹配精度達±1.5%，且LED通道能夠在輸出電壓低至0.4V(當LED電流為2~100 mA時(shí))時(shí)保持穩流狀態(tài)，在應用設計中可以此實(shí)現更高的電源效率。圖1左側顯示的是CAT4008的框圖，不同引腳的詳細功能說(shuō)明參見(jiàn)參考資料[1]。這器件使用8路緊密匹配的汲電流來(lái)對每個(gè)通道的LED電流進(jìn)行穩流，而外部電阻R_SET用于將LED通道電流設定為R_SET電流的約51倍。由于每個(gè)通道包含獨立電流感測電路，故CAT4008能夠為所有通道都提供緊密的穩流。在大多數電流和電源電壓條件下LED通道的最大壓降為0.4 V，幫助改善散熱及提升LED驅動(dòng)器能效。上電時(shí)，欠壓鎖定電路清除所有閂鎖及移位寄存器信息，并將所有輸出設置為關(guān)閉。一旦達到欠壓鎖定閾值，就可以設定器件。驅動(dòng)器將每個(gè)連續LED輸出通道的激活時(shí)間各延遲17納秒(典型值)，即LED2相對LED1延遲17納秒，LED3相對LED1延遲34納秒，并依次類(lèi)推。延遲在閂鎖(LATCH)引腳激活時(shí)引入，從而將LED電源上的浪涌電流降至最低，從而能夠使用更小的旁路電容。
速度高達25MHz的高速、四線(xiàn)(4-Wire)串行接口通過(guò)移位寄存器和鎖存架構控制8通道中的每一個(gè)LED通道。串行數據輸出引腳允許多個(gè)器件通過(guò)同一個(gè)串行接口串聯(lián)使用。CAT4008還有輸出關(guān)閉引腳，該引腳可被用來(lái)關(guān)閉所有LED通道，而不必依賴(lài)串口發(fā)送數據。此外，CAT4008還具備熱保護功能，在芯片溫度超過(guò)許可限度時(shí)關(guān)閉LED輸出。
 

圖1：安森美半導體8通道恒流LED汲入型驅動(dòng)器CAT4008框圖及應用示例。
 
高亮度、高視覺(jué)沖擊力建筑物照明應用的RGB LED像素驅動(dòng)器
某些旨在營(yíng)造高視覺(jué)沖擊力效果的建筑物裝飾照明應用使用高亮度的LED，要求LED驅動(dòng)器能夠驅動(dòng)高亮度的RGB LED，并且要具備高速接口，從而支持高數據率并確保維持高數據完整性，還需要具備超低的壓降，從而提供更高的能效。
安森美半導體適合這類(lèi)應用的LED驅動(dòng)器包括的帶獨立電流控制功能的三通道恒流RGB LED像素驅動(dòng)器CAT4103和CAT4109。其中，CAT4103為高端、多色彩、“智能”LED建筑物照明應用而設計，具有高速串行接口，能支持達25 MHz的數據率，提供完全緩沖的數據輸出，確保在分布式(長(cháng)距離)、菊花鏈型照明系統中維持最高的數據完整性。而CAT4109使用并行接口，每條通道具有專(zhuān)門(mén)的脈寬調制(PWM)控制，非常適合更常規的LED視覺(jué)效果應用，如混色和建筑物重點(diǎn)照明。

圖2：安森美半導體CAT4103框圖、典型應用電路圖及應用示例。
CAT4103和CAT4109都支持每通道達175 mA的寬廣范圍LED恒流驅動(dòng)，電流為60 mA時(shí)壓降電平至0.3 V ，確保在驅動(dòng)長(cháng)串LED時(shí)提供最高性能。這些驅動(dòng)器每通道支持25 V的電壓電平，能夠以超過(guò)10瓦(W)的高亮度功率電平支持RGB像素。 
CAT4103和CAT4109是安森美半導體恒流低壓降驅動(dòng)器(LDO™)產(chǎn)品線(xiàn)的兩款產(chǎn)品，這產(chǎn)品線(xiàn)還包括CAT4101和CAT4104等，其中，CAT4101提供高精度的1 A電流驅動(dòng)能力，而CAT4104是一款四通道的恒流LED驅動(dòng)器，適合通用及建筑物照明、汽車(chē)照明、LCD背光等應用。
 
I²C指示器驅動(dòng)器及端口擴展器
市場(chǎng)上可以看到諸如由閃爍LED組成的廣告銷(xiāo)售標牌和具備開(kāi)/關(guān)LED指示器的各種消費或工業(yè)用設備，這些應用需要能夠控制各個(gè)LED單獨導通/關(guān)閉或以某種頻率來(lái)閃爍的驅動(dòng)方案，安森美半導體的16通道I²C LED指示器及端口擴展器CAT9532和CAT9552就是適合這類(lèi)應用的兩款產(chǎn)品。
CAT9532和CAT9552提供16位并行輸入/輸出(I/O)端口擴展器，優(yōu)化用于LED調光控制，輸出能夠直接驅動(dòng)并聯(lián)的16顆LED(每通道電流25 mA)，每個(gè)LED都可以單獨導通、關(guān)閉，或以?xún)煞N可編程速率中的一種來(lái)閃爍。兩款器件的I/O均可用作通用I/O(GPIO)，未被用于控制LED的端口能夠當成普通端口來(lái)使用(參見(jiàn)圖3)。

圖3：CAT9552典型應用電路圖。
這兩款器件適合于需要限制總線(xiàn)流量或清空總線(xiàn)主控定時(shí)器的I²C和SMBus應用。兩款器件都包含內部振蕩器和驅動(dòng)LED輸出的兩個(gè)脈寬調制(PWM)信號，用戶(hù)可以設定每個(gè)獨立PWM信號的周期和占空比。CAT9532的可選可編程閃爍頻率范圍為0.593 Hz至152 Hz，CAT9552為0.172 Hz至44 Hz，兩款器件的占空比為0%至99.6%，適合的具體應用包括背光、RGB混色、傳感器控制、電源開(kāi)關(guān)/按鈕、報警系統、辦公設備、家電控制面板和銷(xiāo)售點(diǎn)(POS)顯示屏等。
 
總結：
本文分析了常見(jiàn)的LED控制應用及其對驅動(dòng)/控制方案的基本要求，介紹了安森美半導體用于這些應用的主要產(chǎn)品及其特點(diǎn)。而安森美半導體身為應用于高能效電子產(chǎn)品的首要高性能硅方案供應商，提供涵蓋1 至數百瓦功率范圍的LED照明驅動(dòng)及PFC解決方案，適合包括本文所述LED控制應用在內的寬廣應用范圍，而無(wú)論LED照明應用采用的是AC-DC電源、DC-DC電源或是電池供電，并滿(mǎn)足客戶(hù)對低成本、高性?xún)r(jià)比、高能效的要求。