在建設(shè)電力電子驅(qū)動主導(dǎo)的解決方案，需要考慮兩個主要的DC / DC電源類，即線性穩(wěn)壓器和開關(guān)穩(wěn)壓器。線性穩(wěn)壓器具有減少零部件數(shù)和降低電磁干擾（EMI）的優(yōu)點，但在效率和熱耗方面有嚴(yán)重的弊端。因此，開關(guān)穩(wěn)壓器是許多設(shè)計者的首選。直流電源和LED類型的數(shù)量需要選擇確定LED驅(qū)動器的拓撲結(jié)構(gòu)。如果電源電壓超過總LED電壓，則需要降壓轉(zhuǎn)換器。如果LED總成的電壓超過電源電壓，則需要一個升壓轉(zhuǎn)換器。最后，根據(jù)具體的條件，LED電壓可能高于或低于電源電壓，這樣，就應(yīng)該采用降壓/升壓或單端初級電感轉(zhuǎn)換器（SEPIC）等電源拓撲技術(shù)。

除了LED電源外，照明系統(tǒng)的設(shè)計還需要考慮很多因素。LED電路設(shè)計的另一個重要的考慮因素是熱管理。改善LED驅(qū)動器集成電路的熱性能的一種方式是通過控制LED正向電流，該正向電流是溫度的函數(shù)。這可以通過使用外部電流來誘導(dǎo)溫度和控制LED的電流供應(yīng)來實現(xiàn)，但更有效的解決方案是使用具有必要內(nèi)置功能的集成電路。

美國的國家半導(dǎo)體產(chǎn)品包括許多能夠?qū)崿F(xiàn)多種拓撲結(jié)構(gòu)的開關(guān)調(diào)節(jié)器集成電路。此外，美國國家半導(dǎo)體專為LED的應(yīng)用，開發(fā)了一系列的集成電路，其中有許多汽車應(yīng)用功能的電子系統(tǒng)。本文將探討幾個應(yīng)用實例大燈驅(qū)動汽車電子系統(tǒng)。

一個使用助推器調(diào)節(jié)器的大型燈的例子

LED越來越多地被用于汽車前照燈和其他前瞻性照明系統(tǒng).一個典型的前照燈應(yīng)用程序可以使用以多種方式排列的10個白色LED。對于各LED最大VF為4V的情況，如果設(shè)計師希望使用在一個燈組中串聯(lián)全部LED的拓撲結(jié)構(gòu)，將需要設(shè) 置DC/DC級來驅(qū)動LED.在這種情況下，可以對標(biāo)稱12V~14VDC電源總線使用單個升壓開關(guān)功率級。

美國國家半導(dǎo)體研發(fā)的多種集成電路正是符合這種應(yīng)用要求，例如LM342x系列：LM3421、LM3423、LM3424和LM3429部件。該系列集成電路包含多種多功能器件，可作為sopic拓撲中boost、buck、buck/boost或低壓側(cè)外接MOSFET的控制器。LM3421、LM3423和LM3429部件都使用峰值電流模式控制器和預(yù)測性關(guān)閉時間設(shè)計來調(diào)節(jié)太陽能路燈電流。峰值電流模式控制器與預(yù)測開關(guān)時間設(shè)計相結(jié)合，簡化了環(huán)路補償設(shè)計，同時提供了本征輸入電壓前饋補償。LM 3429是本系列的基本部分，是優(yōu)化成本和尺寸特性的控制器解決方案。LM3421增設(shè)了用于控制外部調(diào)光FET和 系統(tǒng)“零電流”關(guān)閉特點的集成驅(qū)動器。進一步增加了太陽能路燈狀態(tài)輸出標(biāo)記、故障標(biāo)記、可編程故障計時器和邏輯針腳,用于控制調(diào)光驅(qū)動器的極性。 最后，LM3424與LM3421類似，但使用標(biāo)準(zhǔn)峰值電流模式控制器。LM 3424還具有編程開關(guān)頻率的功能，或通過可編程斜坡補償、軟啟動和LED電流回?zé)峁δ芘c外部電源同步。

LM342x系列采用控制器集成電路來實現(xiàn)所需的功能和整個系統(tǒng)設(shè)計的最大靈活性。圖1以LM3421為例，顯示升壓配置中使用LM342x系列驅(qū)動 LED燈組的一個示例。一個關(guān)鍵特征LM342x拓撲的LED電流檢測高壓側(cè)時，它允許最后LED的燈陰極在本地底盤接地的組中，和感應(yīng)電壓可被反饋到差動集成電路。這是一個重要優(yōu)點，因為LED燈和所述驅(qū)動器集成電路可彼此分離。

使用熱返送升壓穩(wěn)壓器的大燈示例 LED制造商通常在數(shù)據(jù)表中包含顯示LED最大允許正向電流和溫度的圖線，以確保部件的可靠性，這也稱為安全工作區(qū)（SOA）。在較低溫度下測量LED的最大額定電流，但超過特定溫度后，最大允許電流值減小。由于LED系統(tǒng)的主要設(shè)計要素是適當(dāng)?shù)纳岷屯L(fēng)，許多應(yīng)用都需要考慮不可預(yù)測的條件，即使是最佳的熱設(shè)計也可能無法阻止這些情況的發(fā)生。例如，前照燈總成被淤泥或其他碎屑堵塞。由于對車輛的安全運行非常重要，為了防止照明系統(tǒng)的災(zāi)難性故障，有必要在較低的工作點保持LED正常照明，并將電流保持在安全工作區(qū)。

為了達到根據(jù)溫度調(diào)節(jié)LED電流的目的，可以采用多種不同的方法。一種方法是建立溫度傳感電路來驅(qū)動LED驅(qū)動器集成模擬電流調(diào)節(jié)引腳的電路。更簡單的解決方法是使用LM3424等具有內(nèi)置熱返送（TFB）功能的LED驅(qū)動器集成電路。圖2顯示了LM3424熱返送功能所需的外部零部件示例。 　　使用LM3424驅(qū)動LED和執(zhí)行熱電流控制具有多項優(yōu)點。首先，不需要在外部配備大部分復(fù)雜的部件（例如多個運算放大器），因為這些在集成電路中已集成。在最簡單的配置中，實現(xiàn)熱返送只需要少量標(biāo)準(zhǔn)電阻器和負溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻。如果需要更高的精度，設(shè)計師可以使用LM94022等精確溫度傳感器替換RBIAS和RNTC.此外，LM3424使用戶可以設(shè)置LED電流開始熱返送的溫度和電流返送的斜率。這允許設(shè)計人員重現(xiàn)準(zhǔn)確使用小電流額定值的外構(gòu)件制造商的數(shù)據(jù)表的下降曲線，同時增加所表現(xiàn)出的溫度依賴特性。

使用LM3424所示，集成電路將在到達某溫度時返送LED電流，此時，LED電流為零。這與LED作為系統(tǒng)中的主要熱發(fā)生器不同。對于應(yīng)用程序，例如大燈組件，設(shè)計人員可能要建立一個安全功能，即使LED可能的條件下工作超出了安全工作區(qū)，始終能夠提供光輸出。對于此類情況，LED電流與溫度曲線將如下圖中示例所示。盡管lm3424不具有這種內(nèi)置特性，但這可以使用外部鉗位電路輕松實現(xiàn)，并防止tssense管腳上的電壓降到預(yù)定值以下。

雖然車輛電氣系統(tǒng)在12V?14VDC條件典型地運行，但在特殊情況下，可能會超過電源電壓到系統(tǒng)組件或低于正常工作范圍。例如，在冷起動的情況下，系統(tǒng)電源可以是4.5V或更小，負載突降的條件下，該電壓可以是60V 40V之間。如果在這些特殊情況下仍需要LED來工作或保護，則設(shè)計人員可能希望選擇提供恒定LED電流的功率電平，而不管電源電壓和LED組電壓之間的關(guān)系如何。SEPIC使用一種開關(guān)調(diào)節(jié)器可以執(zhí)行升壓和降壓操作。

SEPIC轉(zhuǎn)換器的效率可能不如buck或boost轉(zhuǎn)換器，但這種拓撲結(jié)構(gòu)有許多優(yōu)點。除了升壓和降壓功能，用于汽車應(yīng)用的電子系統(tǒng)的另一特別的優(yōu)點是CSEPIC電容器提供輸入和輸出之間的隔離。SEPIC轉(zhuǎn)換器的缺點是需要兩個電感器，但是兩個電感器可以容易地纏繞在同一芯上，而不是作為兩個單獨的組件。