LED是低电压、大电流的驱动器件，当LED电压变化很少时，电流变化很大。LED的发光强度由流过LED的电流决定，电流过强会引起LED发光的衰减，电流过弱会影响LED的发光强度。因此，驱动LED的电源需要提供恒流输出，以保证LED使用的安全性，同时达到理想的发光强度。

1.直流控制

LED是电流驱动的器件，其亮度与正向电流呈比例关系。有以下两种方法可以控制LED的正向电流：

1）根据LED的V-I曲线来确定产生预期正向电流所需要向LED施加的电压。其实现方法一般采用一个电压源和一个限流电阻器。带限流电阻的电压电源导致效率降低和正向电流失配，如图3-7所示。图3-7所示的控制方法有多项不足之处，如LED正向电压的任何变化都会导致LED电流的变化。如果额定正向电压为3.6V，则图3-7中LED的电流为350mA。如果电压变为4.0V，这是温度或制造因素引起的电压变化，那么正向电流则降低到245mA。正向电压变化11%会导致更大的正向电流变化，达30%。另外，根据可用的输入电压，限流电阻的压降和功耗会浪费电能。

2）首选的LED电流调整方法是利用恒流电源来驱动LED。恒流电源可消除正向电压变化所导致的电流变化。因此可产生恒定的LED亮度，无论正向电压如何变化。产生恒流电源需要调整通过电流检测电阻器的电压，而不用调整电源的输出电压。驱动LED的恒流电源如图3-8所示。电源参考电压和电流检测电阻器的值决定了LED电流。在驱动多个LED时，只需把它们串联就可以在每个LED中实现电流恒定。驱动并联LED需要在每个LED串中放置一个限流电阻，这会导致效率降低和电流失配。

图3-7 带限流电阻的电压电源导致效率降低和正向电流失配

图3-8 驱动LED的恒流电源

脉冲恒流电源的电流脉冲的频率和占空比可以调整，可实现恒定电流的充分可控。由于采用脉冲供电，LED处于间歇工作的状况，LED的温升比较慢，从而延长了LED的使用寿命。另外，因脉冲恒流源为高频工作，可充分利用LED内萤光粉的余辉效应，不但不会有光的闪烁现象，还进一步提高了LED的发光效率。

2.高可靠性

目前，照明用LED的价格还比较高，制约着LED在照明领域的发展。LED的寿命很长，因目前LED驱动器的可靠性低，使LED在照明领域不能得以更广泛的推广应用。LED驱动器只占LED照明系统成本的很小部分，但它关系到整个系统性能的可靠性。就目前LED在照明领域的推广应用而言，应根据照明应用的特殊要求，开发更多功能更可靠的LED驱动器。在照明领域应用的LED驱动器除了具有常规的保护功能外（开路与短路保护），还应在恒流输出中增加LED温度负反馈电路，以防止LED温度过高。图3-9所示是CREE公司XL7090LED的温度与电流曲线图。由图3-9可知，在LED应用中，LED能承受的电流与温度有一定的关系。所以在LED驱动器设计时，要设有过温保护电路。

图3-9 CREE公司XL7090LED的温度与电流曲线图

LED抗浪涌的能力是比较差的，特别是抗反向电压能力，加强这方面的保护也很重要。汽车电源总线上负载的启停会产生各种浪涌，有些浪涌会导致LED损坏。因此LED驱动器要有抑制浪涌侵入能力，以保护LED不被损坏。在实际应用中，汽车电源总线上的浪涌电压是随机存在的。在设计LED驱动器及LED灯具时，要在整个产品上加上浪涌抑制器，以在浪涌发生时保护LED驱动器及LED灯具。

3.高效率

LED驱动器要有高的效率，对于将LED驱动器安装在灯具内的结构尤为重要。因为LED的发光效率随着LED温度的升高而下降，所以LED的散热非常重要。电源的效率高，它的耗损功率小，在灯具内的发热量就小，也就降低了灯具的温升，对延缓LED的光衰有利。

LED驱动器的效率测量与典型电源的效率测量不同，典型电源效率测量的定义是输出功率除以输入功率。而对于LED驱动器来说，输出功率并非相关参数。重要的是产生预期LED亮度所需要的输入功率值，这可以简单地通过用LED功率除以输入功率来确定。如果这样定义效率的话，则电流检测电阻器中的功耗会导致电源功率耗散。0.25V参考电压的驱动器与1V参考电压的驱动器的效率曲线如图3-10所示。无论输入电压或LED电流如何，只要其他条件相同，较低的参考电压可以提高效率。(www.daowen.com)

图3-10 不同参考电压的效率曲线

4.长寿命

LED在一定的条件下，寿命可达100000h。而整个LED灯具如果要有如此长的寿命，那么整个电源的结构要改变。传统电源在输入端都有输入电容，好的电容的最长寿命不到10000h，正常的为4000h或6000h。在LED照明领域如果考虑传统的电源方式，显然它的寿命会很短，在设计时采用金属电容，因为金属电容中无电解液，整个电容寿命达50000h，通过这个的改变，新一代LED驱动器的寿命至少能达到30000h，从而符合整个LED灯具的需求。

恒流驱动LED的温度上升比脉冲驱动的要快一些，在相同电流下，脉冲驱动需要的LED灯体散热结构会小一些，可进一步减少LED的照明成本。LED照明用驱动器要满足LED的特性及相关节能的指标。由于受到LED功率水平的限制，通常需同时驱动多个LED以满足亮度需求。因此，需要专门设计驱动电路来满足LED对驱动特性的要求。

5.PWM调光

许多LED应用都需要进行亮度调节，在LCD背光等应用中，调光功能可提供亮度及对比度调节。可采用两种调光方法：模拟方式与PWM调制方式。利用模拟方式的调光方法是：通过向LED施加50%的最大电流可实现50%的亮度。这种方法的缺点是会出现LED颜色偏移并且需要采用模拟控制信号，因此使用率一般不高。采用PWM调制方式调光，是在50%占空比时施加满电流可达到50%的亮度。为确保人的肉眼看不到PWM脉冲，PWM信号的频率必须高于100Hz。最大PWM频率取决于电源启动与响应时间。为提供最大的灵活性以及集成简易性，LED驱动器应能够接受高达50kHz的PWM频率。

6.保护功能

在恒流模式工作的电源需要采用过电压保护功能，无论负载为多少，恒流电源都可产生恒定输出电流。如果负载电阻增大，电源的输出电压也必须随之增大。这就是驱动器保持恒流输出的方法。如果驱动器检测到过大的负载电阻，或者负载断开的话，输出电压可提高到超出IC或其他分立电路元件的额定电压范围。恒流LED驱动器可采用多种过电压保护方法，其中一个方法是采用齐纳二极管与LED并联。这种方法可以将输出电压限制到齐纳击穿电压和驱动器的参考电压。在过电压条件下，输出电压会提高到齐纳击穿点并开始传导。输出电流会通过齐纳二极管，然后通过电流检测电阻器接地。在齐纳二极管限制最大输出电压的情况下，驱动器可连续产生恒定的输出电流。更佳的过电压保护方法是监控输出电压并在达到过电压设定值时关闭电源。如果出现故障，在过电压条件下关断电源可降低功耗并延长蓄电池的使用寿命。

7.负载断开

在LED驱动器设计中，一个经常被忽视的功能是负载断开，在电源不给LED供电时，负载断开功能可以把LED从电源断开。这种功能在断电和PWM调光模式下至关重要，在升压变换器断电期间，负载仍然通过电感器和二极管与输入电压连接。由于输入电压仍然与LED连接，就会继续产生一个小电流。即使是很小的泄漏电流也会在很长的空闲期间缩短蓄电池寿命。负载断开功能在PWM调光时也很重要，在PWM空闲期间，因输出电容器仍然与LED连接。如果没有负载断开功能，输出电容器会通过LED放电，直到PWM脉冲再次打开电源。由于电容器在每个PWM循环开始都要部分放电，一次电源必须在每个PWM循环开始时给输出电容器充电，因此会在每个PWM循环产生电流脉冲。电流会降低系统效率并在输入总线上产生瞬时电压。如果具有负载断开功能，LED就会从电路断开，就不会存在泄漏电流，而且在PWM调光循环之间输出电容器都是充满的。在负载断开电路设计时，较佳的方案是在LED和电流检测电阻器之间设置一个MOSFET，其缺点是在MOSFET上会产生一个附加压降。

8.简便易用

简便易用是相对而言的，在评估电路的简便易用性时，不但必须考虑初始设计的复杂性，而且还必须要考虑在未来进行快速修改并把电路用于其他有不同输入或输出要求的电路时需要做的工作。总之，滞后控制器非常简便易用。滞后控制器可消除传统电源设计中必需的频率补偿功能。由于最佳的补偿随输入和输出条件的不同而不同，传统的电源设计不能实现针对不同工作条件的快速修改。而滞后控制器具有内在的稳定性，从而在输入、输出条件改变时无需改变。

9.小尺寸

小尺寸是驱动LED应用电路的一个重要特性，电路元器件的尺寸受多种因素的影响。其中一个因素是工作频率。高工作频率允许采用小型无源元件。现代LED驱动器能够以高达1MHz的频率工作，但高工作频率并不能明显缩小电路尺寸，而且较高的工作频率会增加损耗而降低效率和缩短蓄电池的寿命，所以工作频率一般不超过1MHz。把各种功能集成到控制IC是实现小型驱动方案的一个最重要的因素。如果驱动LED电路的所有功能都通过分离的元件来实现，它所需要的电路板空间将超出电源自身占用的空间，把它们集成到控制IC可大大缩小整体驱动器尺寸。功能集成的第二个同样重要的优势是可以降低解决方案总成本。

10.EMC问题

LED驱动器必须尽量减少辐射与传导噪声，将噪声控制在容许极限内。虽然PWM方法的频率固定，且相对较容易进行滤波，但由于LED负载较为稳定，如果采取适当措施，磁滞控制器及PFM是合适的选择。开关式变换器的发展趋势是频率将更高，以减少电感、电容的体积，这对汽车应用而言是最佳的解决方案。将频率保持在较低的水平有助于避免干扰问题。基频的“抖动”或“扩展”技术确实有助于符合类似峰值EMC的测试要求，但最佳的方法是不产生任何辐射。目前任何开关式变换器均难以实现这点。