近年來，高亮度LED的應用領域不斷增多，涵蓋從移動設備背光、中大尺寸LCD背光、汽車內部及外部照明及通用照明等寬廣范圍。常見DC-DC LED照明應用包括景觀照明、內部低壓道路照明、太陽能供電照明、汽車照明、應用車輛照明、船舶應用、低壓鹵素類替代及飛機內部照明等。

　　安森美半導體提供DC-DC低功率 LED照明應用的多款LED驅動器，涵蓋升壓、降壓以及升降壓等不同拓撲結構，如圖1所示。在這系列產品中，NCL30160和NCL30161是安森美半導體較新的兩款DC-DC LED驅動器。NCL30161 LED驅動器適合于寬電壓應用，它可通過平均電流控制使LED紋波電流控制在平均電流的10%，輸出不需要濾波電容，而且支持PWM或模擬調光；還有一款轉換器NCL30160集成了MOSFET，同樣可最大限度地減少空間和成本。本文將重點介紹這兩款產品的關鍵特性及應用設計要點。

　　圖1：安森美半導體DC-DC LED驅動器選型決策鏈。

　　NCL30161的優勢和典型應用

　　NCL30161是一款平均電流滯環控制模式高亮度LED降壓控制器。由于LED紋波電流得到了有效的控制，輸出不需要濾波電容；高達1.4 MHz頻率下的工作，外圍可以使用小尺寸的被動元件；通過外接電阻或線性降壓給芯片提供電壓，可以支持高壓輸入；支持脈寬調制（PWM）或模擬調光。模擬調光簡單地調節LED串的DC電流，以改變LED的光輸出；而PWM調光則是改變LED串中恒定電流的占空比，以有效改變LED串中的平均電流，以此實現調光。

　　NCL30161具有很多特色功能，如Vin輸入電壓范圍6.3 V至40 V，可外部擴展至更高的輸入電壓；LED電流可通過外部電阻設定，可以在100%占空比工作；控制器不需要進行環路補償，滯環控制可實現好的電源注入抑制和快速的負載瞬態響應；當有多串LED（如RGB）時，地端電流檢測可以采用多串LED如RGB共陽連接，減少LED串的連線數量；單一管腳實現PWM調光和使能控制，調光范圍寬；支持輸出全陶瓷電容或無輸出電容設計，使用很小的外部元件，節省空間和成本；完善的保護功能包括可調節的LED電流、LED短路保護和輸入欠壓保護，以及過熱保護功能。

　　由于采用極少的外部元件，NCL30161是汽車、工業和通用照明的理想解決方案，市場和應用包括LED驅動器、恒流源、汽車照明、通用照明和工業照明。

　　圖2：NCL30161典型應用降壓LED驅動器

　　圖2是NCL30161的典型應用降壓LED驅動器的框圖。可以看到，LED直接連接到輸入電壓，電流通過連接到地端的RSENSE設置；PWM調光和使能控制通過芯片的DIM/Enable腳實現；ROT用來設置初始關斷時間。

　　這是一個平均電流滯環控制倒置Buck拓撲結構，外置MOSFET可以實現大電流LED驅動，連續電流模式不需要輸出電容；工作頻率高達1.4 MHz，可以通過外部電感進行調整。

　　圖3是NCL30161內部框圖，它由7個部分組成：內部LDO部分把輸入的高電壓變為5 V穩壓，為內部邏輯供電，包括外部MOSFET的驅動；PWM調光和使能控制部分；MOSFET驅動部分；內部比較器峰值電流檢測部分，比較電壓為220 mV；谷值電流檢測，內部設定在180 mV；LED短路檢測；關斷時間調整。

　　圖3：NCL30161內部框圖

　　NCL30161的控制邏輯如下，通過檢測LED的峰值和谷值電流，可以實現LED電流的滯環控制，LED的紋波電流控制在平均電流的±10%以內，由于同時控制LED的峰值電流和谷值電流，LED的平均電流恒定，不隨輸入電壓和串聯LED數量的變化而變化。MOSFET開通時，LED電流增加到達峰值電流220 mV時，MOSFET關斷；MOSFET關斷時，LED電流下降，內部關斷時間定時器決定關斷時間，達到定時時間，MOSFET開通時檢測谷值電流并根據檢測到的谷值電流調整下一次關斷時間，穩態時谷值電流被控制在180 mV。