美国国家半导体研发的LM3421、LM3423、LM3424和LM3429系列器件可用作升压、降压、降压/升压或SEPIC拓扑结构中低侧外部MOSFET的控制器。LM3421、LM3423和LM3429器件都使用峰值电流模式控制器和预测性关闭时间设计来调节LED电流。峰值电流模式控制器与预测性关闭时间设计的组合简化了回路补偿设计，同时提供内在的输入电压前馈补偿。LM3429是这个系列中的基本器件，是优化了成本和尺寸的LED驱动器。LM3421增设了用于控制外部调光FET和系统“零电流”关闭特点的集成驱动器。LM3423进一步增加了LED状态输出标记、故障标记、可编程故障计时器和逻辑引脚，用于控制调光驱动器的极性。LM3424与LM3421类似，但使用标准峰值电流模式控制器。LM3424还具有对开关频率编程的功能，或通过可编程斜率补偿、软启动和LED电流热返送功能，可使开关频率与外部时钟同步。

LM342x系列集成电路实现所需功能和总体系统设计的最大灵活性。图4-65所示电路为基于LM3421的升压稳压器驱动LED电路。LM342x拓扑结构的一个主要特点是在LED高侧进行电流检测，允许LED组中的最后一只LED阴极接地，并使检测电压可以差分地馈送回集成电路。这是一个重要的优点，因为可以使LED灯组和驱动器集成电路彼此分离。

图4-65 基于LM3421的升压稳压器驱动LED电路

通常在数据表中包含LED最大允许正向电流和温度的曲线，以确保器件的可靠性，这也称为安全工作区（SOA）。LED的最大电流额定值在较低温度测得，但在超出特定温度后，最大允许电流值降低。由于LED系统的首要设计要素是适当的散热和通风，因此很多应用需要考虑不可预测的状况，即使最佳的热设计也可能无法预防这些状况。例如前照灯被污泥或其他碎屑堵塞的情况。由于对车辆的安全工作至关重要，因此在此类情况下，需要保证LED在较低工作点正常照明，同时使电流保持在安全工作区，以预防照明系统故障。

为了实现根据温度调节LED电流的目的，可以使用多种不同的方法。一种方法是构建温度检测电路，用于调节LED电流。更简单的解决方法是使用LM3424等具有内置热返送（TFB）功能的LED驱动器。图4-66所示为LM3424的热返送电路。

图4-66 LM3424的热返送电路

使用LM3424驱动LED和执行热电流控制具有多项优点。首先，不需要在外部配备大量复杂的器件（例如多个运算放大器），因为这些在集成电路中已集成。在最简单的配置中，实现热返送只需要少量标准电阻器和负温度系数（NTC）热敏电阻。如果需要更高的精度，设计中可以使用LM94022等精确温度传感器替换R_BIAS和R_NTC。此外，LM3424使用户可以设置LED电流开始热返送的温度（T_BK，通过R_REF1,2、R_BIAS和R_NTC设置）和电流返送的斜率（通过RGAIN设置）。这使设计中可以使用少量外部器件精确重现制造商数据表中提供的电流额定值下降曲线，同时提高随温度变化表现出的性能。I_LED随温度变化的额定值下降曲线如图4-67所示。

在图4-65所示电路中，集成电路将在到达某温度时返送LED电流，此时LED电流为零。这与LED作为系统中主要热发生器的情况不同。对于前照灯等应用，设计中可能想要设置一项安全功能，即使LED可能在超出安全工作区的条件下工作，也始终能够提供光输出。对于此类情况，LED电流与温度曲线将如图4-68所示。虽然LM3424没有这项内置功能，但这可以使用外部钳位电路来实现，并且可防止TSENSE引脚上的电压低于预规定值。

图4-67 I_LED随温度变化的额定值下降曲线

图4-68 LED电流与温度曲线

虽然汽车电气系统通常在12～14V条件下工作，但在特殊情况下，向系统器件供电的电压可能超出或低于正常工作值范围。例如，在冷启动情况下，系统供电可能为4.5V或更低，在负载突降状况下，电压可能在40～60V之间。如果在这些特殊情况下仍需要LED工作或保护，设计中可能希望选择可提供恒定LED电流的功率级，而不管电源电压与LED组电压的关系如何。一种采用SEPIC的开关稳压器可以执行升压和降压工作，SEPIC开关稳压器电路拓扑如图4-69所示。

图4-69 SEPIC开关稳压器电路拓扑

SEPIC变换器的效率可能不如降压或升压变换器，但拓扑结构具有多项优点。除了具有升压和降压功能外，另一项尤其适用于汽车电子系统应用的优点是C_SEPIC电容器提供了输入和输出之间的隔离。SEPIC变换器的不足是需要两个电感器，但两个电感器可以轻松地缠绕在同个芯上，而不是作为两个分立的器件。图4-70所示为基于LM3421配置的SEPIC变换器。

在汽车前照灯与日间行车灯的典型应用中，通常需要把10个白光LED连成一串。对于典型V_F为4V的LED而言，若设计中不愿意采用串并联的混合拓扑，便需采用某种形式的升压直流/直流级去驱动LED，而若需降低功率级的复杂度，可采用升压开关稳压器。(www.daowen.com)

图4-70 基于LM3421配置的SEPIC变换器

图4-71所示为基于LM3421的LED驱动电路，当中的多功能低边MOSFET控制器可视为升压功率级的一部分。

这种拓扑的一个特色是电流检测会在LED的高边完成，使得LED串尾端LED的阴极接地，并使检测电压以差动信号形式反馈回电路。这可以说是一个非常重要的优点，尤其是当LED串和电路之间的距离很远时。

NS公司的LM3421/LM3423是多用途高压LED驱动器，可以配置成降压、升压、降压-升压（反激）或SEPIC拓扑，输入电压范围为4.5～75V，可调开关频率高达2MHz，具有快速（50kHz）PWM调光，关断电流小于1μA，可用在LED驱动器和多种恒流模式稳压器中。

LM3423还具有快速PWM调光、每周期限流、过电压保护以及输入欠电压保护等功能。使用传统的升压模式的驱动器时会面临一个问题：不管控制器驱动工作与否，其输入和输出之间都有一个通路。在这种情况下，输入端的蓄电池会对负载有个直流的通路，会造成漏电。当用于车载照明时，汽车在长时间不用的时候，有这个通路就会对蓄电池进行放电。另外一个问题是，输出端出现短路的时候，也会对蓄电池进行放电。针对这种情况，利用LM3423可以解决这个问题，有效延长蓄电池的使用寿命。若LED串与地连接，形成短路，由FLT引脚负责驱动的输入端P-FET会随即被关闭，从而令输入路径成为开路，避免了漏电问题。LM3423升压/降压应用原理图如图4-72所示。

LM3423可支持快速调光控制以及“0”停机电流功能，适用于汽车导航系统显示器以及仪表板的LED背光系统。基于LM3423的升压LED驱动器如图4-73所示。它可以确保流过每只LED的电流是一致的，在LED下方串接了一个MOS管作为调光控制的开关。其中，nDIM引脚负责执行输入欠电压锁定以及PWM调光功能。每当输入PWM信号时，DDRV引脚便会驱动DIMN-FET，命令串联在一起的LED进行快速开关，以便控制亮度，调光控制频率可以高达50kHz。基于LM3423的全特性应用电路如图4-74所示。图4-74所示电路具有高速PWM调光、故障保护和输入断开开关功能。基于LM3423的降压驱动LED电路如图4-75所示。

图4-71 基于LM3421的LED驱动电路

图4-72 LM3423升压/降压应用原理图

图4-73 LM3423升压LED驱动器

图4-74 基于LM3423的全特性应用电路

图4-75 基于LM3423的降压驱动LED电路