與目前的汽車內部和外部照明解決方案相比，LED照明具有很多優勢，如性能更高、壽命更長、成本更低等，這種照明方式并且提高了汽車照明的美感和性能。然而欲直接以汽車電池驅動LED，需要一個 DC/DC轉換器來穩壓一個恒定的LED電流，并保護LED免受汽車電池變化劇烈的影響。這種轉換器應根據串聯 LED 中所含 LED 的數量和 LED 的類型以及根據前照燈、尾燈和訊號指示燈、車內閱讀燈、儀表板或娛樂顯示器照明等應用的功能而最佳化，需注意：

1.架構― LED 電壓與電池電壓之間的關系決定采用降壓、升壓或升降壓架構，所選擇的架構要能在整個電池電壓范圍內保持對 LED 電流的控制性。

2.調光―大比例的 LED 調光必須在亮度等級上保持顏色特性不變，并且沒有肉眼看得見的起伏或振盪。

3.效率―在非運行狀態功率損耗消耗電池電量，而且在汽車這種熱量壓力已經很大的環境中，消耗的電量又轉變成了熱量。

驅動單一LED

車內白光頭燈和化妝燈可能采用一顆或兩顆 3W LED，每顆 LED 產生 75 至 100 流明的亮度。這些 LED的典型順向電壓范圍為 3V 至 4.5V，最大電流為 1A 至 1.5A，例如 Lumileds 公司的 Luxeon III Star。最簡單的 LED 驅動器設計采用降壓穩壓器，其直接以汽車電池驅動單顆 LED。

圖 1：具備250:1 PWM 調光比的降壓型高壓 1A LED 驅動器 LT3474。

如圖1所示，為具有調光功能的單顆 LED 內部照明電路。汽車電池的典型工作電壓范圍為 9V 至 16V（典型值為 12V）。一個消耗電量的電池在汽車啟動前，電壓也許降至 9V，汽車啟動后交流發電機對其充電，使其電壓回復到高達 14.4V，在冷啟動時，電池電壓也許會降至 4V，這時只有關鍵的電子電路必須工作。

在電池和底盤上，不同位置之間的長電纜以及電子雜訊環境使得汽車中總是存在著高電壓尖峰。在為汽車設計選擇開關穩壓器時，36V 瞬變是必須考慮的，通常會透過簡單保護二極管或濾波器來處理較高的電壓尖峰。圖 1 所採用的 LT3471 轉換器積體電路，是一個高電壓、高電流降壓 LED 轉換器，該元件具備寬廣 PWM 調光比，可驅動一顆或多顆 LED 電流達 1A 。LT3471提供4V至36V的寬廣輸入電壓范圍，使該 LED 驅動器能直接以汽車電池工作，同時提供恒定LED電流，而其降壓架構和可調式的寬頻范圍，允許使用小型、低成本、具高溫度系數的陶瓷電容，提供低漣波的LED電流。

LT3474 單一LED 降壓轉換器的效率，在 12VIN 時高于 80%。通過 VADJ 接腳進行模擬控制時，隨著 LED 電流和亮度的降低，效率會下降，但功耗仍保持很低的狀況。LT3474 特別針對汽車和電池供電應用而定制，在關機狀態時僅消耗低于 2uA（典型值10nA）的電流。關機時，并仍可提供 LED 接通/斷開按鈕功能，如同按鈕或微控制器的作用。LT3475 LED 驅動器是 LT3474 的雙通道版本，可驅動電流均為 1.5A 的兩組個別LED 或多串LED。

PWM 調光和亮度控制

LED 亮度可由圖 1的 LT3474 加以控制，其將一個模擬電壓輸入連接至 VADJ 接腳、或把一個數位 PWM 信號送至 PWM 調光 MOSFET 的閘極和 PWM 接腳。簡單的模擬亮度控制，透過降低內部感測電阻的電壓，將恒定 LED 電流從 1A 降至更低值，但 LED 光線的顏色在低電流時會產生變化。調光比的實際限制大約為 10:1。

另一種降低亮度的方法是數字 PWM 調光。在 PWM 接通期間，LED 電流保持于穩定的1A。在 PWM 關斷期間， LED 電流為零。這在降低亮度的同時保持了 LED 光線顏色和真實色彩特性。

在積體電路內部，PWM 功能使LED 回歸至設定電流值時，達到對 PWM 調光的快速響應。LT3474 的最大數字 PWM 調光比為 250:1，這對內部照明來說綽綽有余。LT3475 可以高于 1000:1 的調光比進行調光。

LCD 顯示器以多串LED 照明

GPS 導航和車內娛樂顯示器，在日光條件下需要使用明亮的串聯LED ，而在夜間工作時又需要寬調光比，串聯LED 帶來了與單個 LED 頭燈不同的難題。在這些顯示器中，就較小的 LED 而言，多串由 6 至 10 個 LED 組成的 LED 串聯電流通常都較低（《150mA），但是所聚集的電壓卻高于汽車電池電壓，對這些顯示器來說，具有高效率和 PWM 調光能力的大功率升壓架構 LED 驅動器是必要的。

圖2顯示 LT3486 雙組輸出升壓 LED 驅動器的應用，其以 100mA 恒定電流驅動兩串 LED，LED 電壓高達 36V。這個升壓轉換器以小電壓感測電阻與 LED 串聯和 PWM 調光 MOSFET 串列，并具有高效率。9V 至 16V 的整個電池電壓范圍低于 LED串聯的電壓。雙通道 LED 驅動器驅動 20 顆 LED 組成的兩個 LED串聯，同時保持最高開關電壓低于該積體電路的 42V 額定值，20 顆LED 組成的單串 LED串聯則需要更高的電壓。

圖 2：在 GPS LCD 顯示器中，LT3486 以 100mA 電流驅動 20 顆白光 LED。

在電池工作電壓范圍內，效率大約為 90%，如果電池電壓降至 4V，LT3486 仍會工作，但視 LED 設定電流和 LED 數量而定，亦可能進入電流限制狀態。該轉換器關機時僅消耗低于1uA（典型值為 100nA）的電流。LED 電流透過選擇外部感測電阻值設定，選擇感測電阻時，以基于非常低的200mV 感測電阻電壓實現高效率。每個 LED 串聯的電流都可透過CTRL 接腳上的模擬信號調節，最高調光比為 10:1，或者可用 PWM 信號調節，以實現更高的調光比。

如需在夜間觀看極亮的顯示器，LT3486 以其獨特的內部 PWM 調光架構提供 1000:1 的 PWM 調光比。內部 LED 電流存儲器具有超快 PWM 響應時間，可以低于 10us 的時間使 LED 電流從零返回100mA，以實現真實色彩 PWM 調光。在高端顯示器中，以兩個 LT3486 驅動分別代表紅、綠、綠、藍（R-G-G-B）的 4 個 LED 串聯，可實現 1000:1 的調光比，并在非常暗的夜間工作環境下保持顯示器的真實色彩特性。

信號指示燈、尾燈和前照燈照明

外部信號指示燈、尾燈和前照燈需要最高功率的 DC/DC LED 驅動器，因為這些燈所運用的 LED 亮度最高，數量也最多。盡管基于熱量和穩流的限制，極亮的 LED 前燈還不多見，但是紅色及黃褐色的剎車燈和信號指示燈，卻因所具有的美感和耐用性而變得越來越常見。驅動大功率黃褐色和紅色 LED 串聯，為內部照明和照明微調帶來了相同的挑戰，但是挑戰的困難度則不同，高調光比不是必要的，但是簡單的接通/斷開和高/低亮度功能則是有用的。LED 串聯的電壓常常超出汽車電池的電壓范圍，因而需要具有降壓和升壓、或升降壓功能的 LED 驅動器。

圖3 所顯示的 LT3477 升降壓 LED 驅動器，以 1A 電流驅動兩個大功率 LED。這兩個 LED 無需以接地端為基準，連接的兩個端子一般是轉換器的輸出和電池輸入。LT3477 具備兩個獨特、和100mV 浮動電流感測輸入接腳，此接腳連接與 LED 多串并聯、且不以接地端為基準的電流感測電阻。在汽車電池的工作電壓范圍內以及低于此范圍時，在電流直到 1A 的情況下都可實現準確的 LED 穩流。LT3477 的關機接腳用于達到車燈的接通/斷開功能，并在未使用時將輸入電流降至1uA（典型值為 100nA）。IADJ 接腳用來為剎車燈和尾燈應用，如后端訊號指示燈或剎車燈等實現高于 10:1 的模擬調光比，此類應用無需真實色彩 PWM 調光。

圖 3：升降壓 LT3477 以 80% 的效率驅動 1A 剎車燈和信號指示燈多串LED。

如圖 4 所示，大功率 LED 驅動器 LTC3783 採用升降壓架構，驅動用于汽車尾燈應用之6至10顆3W紅光 LED。外部開關 MOSFET 和開關電流感測電阻為大功率和高壓 LED 驅動器設計提供了最大的設計彈性。如果電池電壓降至低于 9V，則9V 至 36V 輸入和在電流為 1.5A 時，高達25V的LED 串聯輸出便需要100V的額定開關電壓，以及高于 8A 的峰值開關電流能力。在整個汽車電池電壓范圍內，1.5A 恒定電池電流是良好穩定的，就剎車燈和尾燈調光而言，在 100Hz 時，可以透過直接連接到 LTC3783 PWM接腳的 PWM 信號降低 LED 電流，以實現高達 200:1 的調光比。在 1kHz 時，調光比降低至 20:1，這對尾燈應用來說已足夠了。調節 ILIM 接腳也可降低 LED 電流。

圖 4：LTC3783 剎車燈 LED 驅動器以高于 90% 的效率驅動 8 顆 1.5A 紅光 LED。

在功率最高的汽車應用中，高效率是最重要的，在此類型應用中，具有高達 36W 的輸出，93% 的效率可以降低剎車時的電池消耗，尤其是在汽車未運行時更是如此，用于剎車燈接通/斷開控制的 RUN 接腳會將 LED 電流降至 20uA。

透過將 LED 串聯連接到 GND 而非 VIN ，并將架構變為升壓，LTC3783 大功率 LED 驅動器的靈活性使其成為大功率升壓穩壓器，而能驅動高達 60W的更高電壓 LED串聯，這需要 LED 串聯電壓高于 36V的電池電壓最大值，而且在關閉車燈時，需透過 PWM接腳達到 LED 斷接。使用高亮度白光 LED 的高流明前燈應用，不久就將采用這種具有升壓架構的大功率 LED 驅動器。

結論

許多汽車 LED 應用均需要專用的大功率、簡單和高效率的 LED 驅動器，根據不同應用需求，產生了不同的 LED 組合，但各種組合都需要在斷開時具有低電流消耗、高 PWM和模擬調光比以及卓越的 LED 穩流能力。凌力爾特公司所提供的多種不同的汽車 LED 驅動器，進一步克服了相關的挑戰。