在电器产品中LED越来越多地用于产生光，如用于液晶电视背光，替代传统的冷阴极萤光灯(CCFL)。在工业及一般照明应用中，它们逐渐替代白炽灯、紧凑型荧光灯(CFL)及高强度气体放电灯。LED提供的光强度与流过LED的电流大小成正比;耗散的功率与电流及LED正向压降成正比。

　　光源及功率耗散最好使用数量多、电流小的LED来分摊，而非使用要求使用更高成本印製电路板(PCB)及额外散热故而增加系统总成本的少数大功率LED。例如，在液晶显示器(LCD)背光应用中，白光LED均衡地分佈在LCD的一侧或不同侧。而在LED灯具中，为数众多的LED提供更加散射的照明，并在PCB和散热片上提供更佳的散热。基于此两项理由，使用大量LED的途径就很常见了。

　　驱动一串LED而非并列的多颗LED，提供固有的电流匹配及更少的互连端子。在某串LED断开连接的情况下，整串LED的照明将完全停止。因此，更佳的举措是引入某些冗余，并且最少包含并联的两串LED。由此带来的效应是偏置LED的阳极电压降低，可以提升安全性。

　　另一方面，多串配置提供一致的光输出要求电流匹配。不同LED串的正向压降特性可能略有不同，需要予以监测，因为在使用线性驱动器时可能会导致过多的热耗散。驱动器电路检测LED开路及LED短路故障条件并持续工作至关重要。

　　带升压转换器及线性驱动器的24V DC电源

　　传统上电视机包含提供24 VDC的开关电源(SMPS)。相同的电源如今可以连接至直流-直流(DC-DC)升压转换器，产生正向偏置长LED串所要求的高压，範围介于80 V与200 V之间。升压转换器包含脉波宽度调变(PWM)控制器，如安森美半导体的UC3843或NCP1252。然后，使用线性LED控制器来对多串LED电流进行稳流，并为升压转换器提供回馈，从而将阳极电压自动调节至尽可能地低，以将线性LED驱动器的功率耗散降至最低(如图1所示)。工作期间可能出现几种故障，需要由控制器来处理。常见问题包括LED通道开路及LED通道短路。

　　LED开路保护

　　在过压或LED串变为开路的情况下，升压转换器将增加阳极电压(VOUT)，此时阳极电压在试图为流过LED通道的电流稳流。峰值阳极电压必须限制为安全值，即「LED开路电压」，从而避免因超过定格电压而损坏升压电路及其输出电容或线性驱动器。

　　检测LED开路故障的一种方式是将阳极端子连至分压电阻(Ra, Rb)，并将中点连接至低压比较器(OCA输入)，如图1所示。一旦阳极电压达到LED开路电压，LED驱动器就可以通过检测出阴极被稳流器电路下拉至地电平，识别出LED通道开路。然后，电源可以关闭及忽略开路的通道，直到系统重启或DC-DC升压电路关闭。通过使用开漏极输出标记(OPEN)，LED开路故障被报告给系统(见图2波形)。LED开路电压可以设定为比跟LED最大正向压降(低环境温度条件下)对应的最大阳极电压高10%或20%。

　　LED短路保护

　　在某些异常情况下，某些LED可能短路，或者LED串阳极-阴极端子可能碰巧连至一起，这导致阴极电压升高(位于LEDx接脚)，可能导致驱动器电路中耗散过多热量。为了减少功率耗散，一种选择是减小LED电流，直到短路状况消失。LED正向压降不匹配也可能触发LED短路故障。出现这种状况的条件是阴极电压上升，一旦阴极电压超过极限，即触发故障。可以使用开漏极输出标记(SHORT)来将此故障报告给系统。驱动器电路的功率耗散(PD)可以这样计算：PD =ΣVLEDx x ILEDx，其中，VLEDx是阴极电压，ILEDx是各通道的LED电流。

　　调光方法

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　　调光方法

　　调光是一项重要功能，令使用者可以透过改变LED电流来调节亮度或发光率。有两种调光方法：或是使用脉波宽度调变(PWM)，或是类比输入讯号。PWM调光透过将LED通道反復导通或关闭来调节LED电流，使平均LED电流与工作週期(duty cycle) 成正比。例如，100 mA额定电流5%的工作週期相当于5 mA平均电流。为了不滋生视觉闪烁，PWM频率应当最少为100 Hz，通常为约300 Hz。较低的PWM频率支持更高的调光解析度，特别是在工作週期较低时。PWM调光的一项优势是它维持LED色彩。类比调光基于类比电压(ANLG输入)控制调光;类比电压确定了与电压直接成正比的电流值。若有需要，这两种方法可以同时使用。

　　解决方案

　　安森美半导体的CAT4026 6通道LED控制器提供了整合方案，不仅为多个高压LED串稳流，同时还监控这些LED串，且支援故障诊断。每个LED通道採用外部双极功率电晶体(Q1至Q6)来稳流(参见图3中的应用电路)。电晶体经由串列电阻接地，从而透过将其电压(RSET接脚)调节至1 V来控制电流。电晶体也连接至LED阴极，可能会经受高电压，应当能够在LED短路故障情况下应对最大阳极电压。电晶体定格电压非常重要。粗略估计电晶体功率耗散的一种好方法是用LED电流乘以电晶体集电极至发射极电压。在选择封装类型及进行顾及到散热的印製电路板(PCB)布线设计时，应当考虑到最坏情况。

　　阳极电压由LED控制器提供回馈给DC-DC转换器的闭环系统自动确定。CAT4026透过VCS接脚识别出最高正向压降的LED串或是最低阴极电压。一旦最低阴极电压处于额定裕量(headroom)电压範围，升压转换器就抵达正常工作。由于所有LED通道都连接至相同的阳极电压，如果某一串LED开路或断开连接，其它串将遭受更高的阴极电压，导致电晶体耗散一些功率。所有工作的LED通道的电流由外部电阻单独设定(如图3所示)，相应地ILEDx = 1V / Rx。

　　CAT4026 VCS接脚透过二极体-或(diode-OR)网路感测最低阴极电压(LO-SENSE)，增加了0.6 V的二极体压降。当OCA接脚电压到达1 V时，就开始LED开路检测，然后开路的通道阴极下拉至地电平。LED短路事件透过SCA接脚来检测，其方式是透过diode-OR网路来感测最高阴极电压(HI-SENSE)。齐纳二极体(ZvSCA)支持调节LED短路阈值电压。

　　CAT4026控制及确保多达6个LED串的紧密匹配。对于少于6串的应用而言，未使用的通道接脚保持为不连接状态。对于超过6串的应用而言，可以并列连接多颗CAT4026;其中一个主控制器提供回馈给电源。CAT4026採用SOIC 28接脚封装，易于贴装在单面PCB上。

　　结论

　　线性控制器为驱动多串LED提供了弹性的方案，功率耗散在离散电晶体而非在控制器IC之中。CAT4026控制器并不直接连接施加在LED串上的高压，非常适合电压高达200 V甚至更高、输出功率达100 W或以上的长LED串应用。