在眾多照明應用中，線性LED驅動器是首選的方案，因為它們相對簡單，易於設計，且使LED能夠以精確的穩流電流來驅動，而無論LED正向壓降(Vf)或輸入電壓如何變化。由於驅動器是線性結構，它們必須匹配應用的功率耗散要求。安森美半導體提供電流範圍在10 mA到1 A之間的寬廣範圍線性LED驅動器方案，包括新穎的線性恆流穩流器(CCR)方案及其它眾多線性驅動器方案。
針對低電流LED驅動的線性CCR及應用示例
在電流低於350 mA的許多低電流LED應用中，如汽車組合尾燈、霓紅燈替代、交通信號燈、大型顯示器背光、建築物裝飾光及指示器等，可以採用普通的線性穩壓器或是電阻來提供LED驅動方案。電阻用於限制LED串的電流，是成本最低的方案，易於設計，且沒有電磁相容性問題。但是，使用電阻時，LED正向電流由電壓確定，在低電壓條件下，正向電流較低，會導致LED亮度不足，且在負載突降等暫態條件下，LED可能受損。電阻方案的能效也最低，不利於節能，這在強調高低能耗的應用中尤為不利。此外，電阻方案也存在LED熱失控及篩選問題。線性穩壓器方案的提供較佳的穩流精度(±2%)，支持過功率自調節，也沒有EMI問題。這種方案的能效較低，成本適中。
客戶需要比普通線性穩壓器經濟、但在性能上又比電阻高出許多的驅動方案。安森美半導體運用待批專利的自偏置電晶體(SBT)技術，結合自身超強的製程控制能力，推出了新穎的LED驅動方案——NSI45系列線性恆流穩流器(CCR)。與電阻相比，線性CCR在寬電壓範圍下亮度恆定，在高輸入電壓時保護LED，使其免於過驅動，在低輸入電壓時提供更高亮度。得益於其恆流特性，客戶可以減少或消除不同供應商提供的不同LED的編碼成本，降系統總成本。CCR也無EMI問題，採用高功率密度封裝，並通過汽車行業AEC-Q101認證。
安森美半導體的CCR包含雙端固定輸出和三端可調節輸出兩種類型，電流等級分別涵蓋10至350 mA及20至160 mA，陽極-陰極最大電壓VAK分別為50 V和45 V。高VAK電壓幫助抑制浪湧，保護LED。這系列CCR在電流流動前無電壓偏移，其快速導通/關閉特性提供寬範圍及精確的脈衝寬調變(PWM)調光能力。市場上沒有跟CCR一樣的「隨插即用」元件，其它元件都需最低0.5 V的電壓導通，而不會像CCR一樣立即導通(見圖1左)。CCR能以外部雙極結電晶體(BJT)來提供精確的PWM調光(見圖1右)，典型PWM調光頻率是0.1到3 kHz，調光過程中並無色彩漂移，因為LED始終以最佳的電流導通。
圖1： 25 mA的CCR與競爭元件的Ireg-Vin曲線比較(左)；CCR調光應用示例(右)。
CCR帶有負溫度係數(NTC)功能，在極端電壓和工作溫度下保護LED免受熱失控影響。CCR易於設計，適合高端(High-side)及低端(Low-side)應用(見圖2a)，不需外部元件，非常簡單，適合更寬的應用範圍；相比較而言，有些供應商提供跟安森美半導體CCR類似的功能或性能，但需要額外的外部元件、不能配置為高端或低端驅動器、封裝不同或是熱可靠性較差。
圖2：CCR可靈活用於高端或低端驅動，亦可驅動多串LED。
CCR還能用於驅動多串LED(見圖2b和2c)，同樣是既可用於高端，也可用於低端。圖2b顯示的是單個CCR驅動多串LED的應用示例，這種配置的成本最低，但不同LED的正向壓降必須匹配，且某串LED故障則其它串LED的電流增加，加大故障風險。這種配置中較多功率耗散在單個CCR封裝之中。圖2c顯示的是多個CCR驅動多串LED，這種配置的保護性能最佳，既不需要匹配LED，某串LED故障對其它串也沒有影響，且功率在多個CCR封裝中耗散。
除了以單個CCR驅動單串或多串LED，還能並聯多個CCR來提供更大電流，驅動單串或多串LED。其中，使用三端可調節輸出CCR有助於滿足特定電流設置要求，可調節電阻能耗不到150 mW。
圖3：並聯多個CCR提供更大電流，驅動單串或多串LED。
CCR可以用於直接採用交流電源供電的應用。交流市電輸入經過橋式整流後，只需要保證輸入電壓減去LED串總電壓後所剩下的電壓不超過CCR的VAK即可。CCR也可用於T8螢光燈管LED替代應用。採用CCR來驅動LED T8燈管(見圖4)與採用電子鎮流器的螢光燈相比，輸入功率更低，功率因數更高，總漣波失真更低，光輸出更高。
圖4：NSI45090DDT4G CCR在驅動LED T8燈管應用中的電路圖。
安森美半導體的NSI45系列CCR包含10、15、20、25或30 mA固定輸出版本，60至160 mA的可調節輸出版本，以及通過汽車標準認證的20至160 mA可調節輸出版本。安森美半導體並提供CCR樣品套件和評估板供客戶申請試用。
應用於可定址標誌、建築物裝飾光等應用的線性LED驅動器
安森美半導體除了提供新的線性CCR這樣的低電流LED驅動器，更提供其它多種線性驅動器，用於顯示器驅動、可定址標誌、建築物裝飾光等應用領域。
諸如看板標誌、滾動橫幅、智慧車輛標誌和體育計分板等LED應用需要採用多顆LED，通常包含多串LED，要求LED驅動方案提供恆定的光輸出，不同通道間的電流匹配精度要高，要提供易用的介面來控制不同LED通道，並且要具備可靠的保護功能。安森美半導體針對這類應用的方案包括CAT4008和CAT4106等恆流LED汲入型驅動器，其中前者支援8通道，後者支援16通道，LED電流範圍均為2至100 mA，此電流由外部電阻設定。
圖5：CAT4016典型應用電路圖。
某些旨在營造高視覺衝擊力效果的建築物裝飾照明應用使用高亮度的LED，要求LED驅動器能夠驅動高亮度LED，並且要具備高速介面，從而支援高資料率並確保維持高資料完整性，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應用的LED驅動器包括CAT4101、CAT4103和CAT4109等。
圖6：CAT4103及CAT4109 RGB圖元LED驅動器典型應用電路圖。
其中，CAT4101是1 A高亮度線性LED驅動器，不要求電感，消除開關雜訊，將元件數量減至最少，並簡化設計，針對要求大電流的建築物LED裝飾照明應用。CAT4103是3通道串列可程式設計恆流RGB LED圖元驅動器，為高端、多色彩、「智慧」LED建築物照明應用而設計，具有高速序列介面，能支援達25 MHz的資料率，提供完全緩衝的資料輸出，確保在分散式(長距離)、菊輪鏈型照明系統中維持最高的資料完整性。CAT4109也是三通道RGB LED圖元驅動器，使用並行介面，每條通道具有專門的脈衝寬調變(PWM)控制，非常適合更常規的LED視覺效果應用，如混色和建築物重點照明。
此外，在中大尺寸液晶電視應用中，LED背光也在加速替代傳統的CCFL背光。安森美半導體的CAT4026是一款6通道線性LED驅動器，用於大面板LED背光應用。設計人員可以在液晶電視的LED背光部分結合採用安森美半導體的NCP1397半諧雙電感加單電容(LLC)諧振控制器及CAT4026側光式LED線性驅動器，支援電路板高度低至8 mm的LED背光液晶電視設計。CAT4026以單顆IC支持6通道，且易於分級為多達12個或18 個通道(相應採用2個或3個控制器)，目標能效高於90%，典型能效達94%。此外，該驅動器還提供正向電壓監測功能，可以限制總體功耗；還能為LED開路及過多LED短路等不同LED串故障提供保護。
圖7：背光部分採用NCP1397和CAT4026的46英吋LED背光液晶電視電源示意圖。
總結：
安森美半導體身為應用於高能效電子產品的首要高性能矽方案供應商，提供應用於各種LED照明/背光應用的高能效驅動器解決方案，包括AC-DC LED方案、DC-DC LED開關穩壓器方案以及不同線性LED驅動器方案等。本文重點探討了安森美半導體的不同線性LED驅動器方案，包括應用於低電流應用的新穎的線性CCR方案，以及應用於可定址標誌和建築物裝飾照明應用的線性LED驅動器方案。客戶可以根據實際應用需求選擇適合的安森美半導體線性LED驅動器方案，縮短設計週期，並加快產品上市進程。
