1. LED的工作原理
在设计驱动电路之前，了解LED的工作原理至关重要。LED的亮度主要取决于其正向电压（VF)和正向电流（IF）。电流-电压特性曲线如图1所示。其中， VF 表示正向压降，而 IF 是正向电流。
一旦施加的正向电压超过阈值水平（也称为开启电压，在这种情况下约为 1.7 V）， IF 可以被认为几乎与 VF如图所示，LED的最大正向电流可达1A，而典型的正向电压范围约为2V至4V。
图 1. VF 和 IF 之间的关系
LED 的正向压降变化范围相对较大（超过 1 V）。从上图的 VF-IF 曲线可以看出，即使 LED 的正向压降发生微小变化， VF 可能会导致很大的变化 IF，进而导致亮度出现显著波动。因此，LED的发光特性通常被描述为电流而非电压的函数。
然而，在典型的整流电路中，输出电压会随着主电源电压的变化而波动。这意味着使用恒压源无法确保LED亮度的恒定，并且可能对LED性能产生负面影响。因此，LED驱动器通常设计为恒流源。
2. LED驱动技术
从LED的工作原理可知，为了保持最佳亮度，LED必须采用恒流源驱动。驱动器的作用不仅在于确保这种恒流特性，还在于实现低功耗。
为了满足这些要求，常用的电流控制方法包括：
- 调整限流电阻的值来调节电流。
- 改变限流电阻两端的参考电压来控制电流。
- 采用PWM（脉冲宽度调制）实现电流调节。
LED驱动器采用的技术与开关电源非常相似。本质上，LED驱动器是一种功率转换电路，但其输出是 恒流 而不是恒定电压。在任何条件下，电路都必须提供稳定的平均电流，且纹波电流保持在指定范围内。
（1）限流法
图2显示了采用限流方法的最简单电路。
图2. 限流方法的最简单电路
如图所示 图3这是传统的电路配置。市电电压经过降压、整流和滤波，然后串联电阻进行限流，以保持LED稳定工作并提供基本保护。
然而，这种方法的致命缺点是电阻器中耗散的功率 R 直接降低了系统效率。加上变压器损耗，整个系统的效率仅为 50%此外，当电源电压在±10%范围内波动时，流过LED的电流可能会变化 25％或更多，并且输送到LED的功率可能会改变超过 30%.
电阻限流的主要优点是 简单、低成本、无电磁干扰 (EMI)但它的缺点也很明显：LED亮度会随着温度的变化而变化。 VF，效率很低，而且散热成为一个严重的问题。
图3. 传统电阻限流电路
关于限流的方法网上也有一篇比较直白的文章可以参考： https://www.ourpcb.com/current-limiting-resistor.html
有关恒流 LED 背光驱动的更多信息，请参阅： https://www.orientdisplay.com/wp-content/uploads/2018/07/OrientDisplay-Backlight-Constant-Current-Driver.pdf
（2）电压调节法
如图所示 图4该电路基于图3，并增加了一个集成稳压器（MC7809）。这使得输出电压基本稳定在9 V，从而允许限流电阻 R 做得非常小，这可以防止LED两端的电压不稳定。
然而，该电路的效率仍然很低。由于 MC7809 和电阻 R1 两端的压降仍然很大，因此整体效率仅为 40%为了既能实现LED的稳定工作，又能提高效率，应采用低功耗限流元器件和电路，以提高系统性能。
线性电压调节方法具有以下优点： 结构简单，外围元件少，效率中等，成本相对较低.
图4 电压调节方法
（3）PWM方式
PWM（脉冲宽度调制）通过调节驱动电流脉冲的占空比来控制LED亮度。这种调光技术使用简单的数字脉冲反复打开和关闭LED驱动器。通过提供不同宽度的数字脉冲，可以调制输出电流，从而改变白光LED的亮度。
该驱动电路的显著特点是能量通过电感传输至负载。通常，PWM控制信号用于控制MOSFET晶体管的导通和关断。通过改变PWM信号的占空比和电感的充放电时间，可以调节输入和输出电压之间的比率。
这种类型的常见电路拓扑包括 降压、升压和降压-升压转换器.PWM方法的优点是 高效稳定的性能但它的缺点包括 可听噪音、成本更高、设计更复杂.
图5.采用PWM方法的LED驱动电路
如图所示 图5，PWM信号通过晶体管VQ1的基极连接到P沟道MOSFET的栅极。P沟道MOSFET的栅极由简单的NPN晶体管放大电路驱动，改善了MOSFET的导通过程，降低了驱动电路的功耗。
如果 MOSFET 由电路直接驱动，MOSFET 的快速导通和关断可能会导致漏源电压振荡。这可能导致 射频干扰（RFI） 并且在某些情况下，MOSFET 会暴露在过高的电压下，从而导致击穿和损坏。
为了解决这个问题，在驱动MOSFET的栅极和驱动电路输出之间串联一个无感电阻。当PWM信号为高电平时，晶体管VQ1导通，将MOSFET栅极电压拉低至源极电压以下。结果，MOSFET导通，LED亮起。相反，当PWM信号为低电平时，VQ1截止，MOSFET截止，LED熄灭。
3. LED驱动IC解决方案
LED背光驱动器IC主要用于LCD显示屏（电视、笔记本电脑、手机、车载屏幕等），为LED模块提供恒流或恒压。其目的是确保均匀的亮度、高效率和长使用寿命。常见的驱动器拓扑包括： 升压、降压、降压-升压和多通道恒流驱动器以下列出LED背光驱动IC的几个有代表性的类别：
（1）德州仪器（TI）
- TPS61169：单通道升压恒流驱动器，适用于小尺寸LCD（例如手机）。
- LP8556：支持 I²C 控制、多通道输出（最多 6 通道）以及 PWM/模拟调光。广泛应用于笔记本电脑和车载显示屏。
（2）安森美半导体（现onsemi）
- NCP3170/NCP3170B：高效降压驱动器，适用于中小尺寸屏幕。
- NCV7685：16通道恒流驱动器，常用于汽车背光和仪表板，具有高可靠性和诊断功能。
(3).意法半导体（ST）
- STLED524：带 I²C 接口的多通道 LED 背光驱动器。
- L5973D：适用于中功率 LED 背光系统的升压 DC-DC 转换器。
(4). 瑞萨电子
- ISL98611：集成升压和正/负电荷泵输出，专为智能手机电源和背光驱动而设计。
- ISL97900：具有高精度电流匹配的多通道LED背光驱动器。
(5). 中国制造商
- 聚积科技（MBI系列）：例如MBI5030，专注于大显示屏和背光驱动器，广泛应用于电视和广告面板。
- 晶门科技：已推出适用于手机和中小型显示屏的LED背光驱动解决方案。
- 结语
- 小尺寸屏幕 （手机、平板电脑）：TI TPS/LP系列、Renesas ISL系列。
- 中大型屏幕 （笔记本电脑、显示器、电视）：多通道恒流驱动器，如TI LP8556、ST STLED524、Macroblock MBI系列。
- 汽车和工业应用：要求可靠性和多通道控制，通常使用安森美NCV系列。
4. LED背光驱动IC比较表
| 生产厂家 | 型号 | 频道 | 驱动方式 | 控制接口 | 典型应用 |
| TI（德州仪器） | TPS61169 | 单通道 | 升压恒流 | PWM/模拟 | 手机、小型显示器 |
| TI | LP8556 | 6 channels | 多通道恒流升压 | I²C + PWM | 笔记本电脑、汽车显示器 |
| onsemi（原安森美半导体） | NCP3170 | 单通道 | 降压恒流 | PWM | 中小型屏幕 |
| 安塞米 | NCV7685 | 16 channels | 恒流 | SPI/I²C | 汽车背光、仪表盘 |
| ST（意法半导体） | STLED524 | 6 channels | 多通道恒流 | I²C | 显示器、电视 |
| ST | L5973D | 单通道 | 升压DC-DC恒流 | PWM/模拟 | 中功率背光 |
| 瑞萨科技 | ISL98611 | 3通道+电源输出 | 升压+电荷泵 | I²C | 智能手机，平板电脑 |
| 瑞萨科技 | ISL97900 | 多通道 | 恒流 | I²C | 笔记本电脑、平板电脑 |
| 聚积科技(明微电子) | MBI5030 | 16 channels | 恒流 | SPI | 电视、大型广告显示屏 |
| 晶门科技 | SSD系列（例如SSD2805） | 6–8 个通道 | 多通道恒流 | I²C | 手机、中小型显示器 |
5. LED背光驱动IC关键参数对比
| 生产厂家 | 型号 | 输入电压范围 | 输出通道 | 最大电流（每通道） | 高效与舒适性 | 小包装 | 典型应用 |
| TI | TPS61169 | 2.7-18伏 | 1 | 1.2A | 〜90％ | SOT-23 | 手机、小型显示器 |
| TI | LP8556 | 2.7-5.5伏 | 6 | 30毫安 | 〜90％ | 超薄型四方扁平无引线 (WQFN) | 笔记本电脑、汽车显示器 |
| 安塞米 | NCP3170 | 4.5-18伏 | 1 | 3A | 〜90％ | SOIC-8 | 中小型屏幕 |
| 安塞米 | NCV7685 | 6-40伏 | 16 | 75毫安 | 〜85％ | 技术支持 | 汽车背光、仪表盘 |
| ST | STLED524 | 2.7-5.5伏 | 6 | 30毫安 | ~85–90％ | QFN | 笔记本电脑、显示器 |
| ST | L5973D | 4-36伏 | 1 | 2A | 〜90％ | HSOP-8 | 工业/中功率背光 |
| 瑞萨科技 | ISL98611 | 2.5-5.5伏 | 3+电源轨 | 30毫安 | 〜90％ | WLCSP | 智能手机，平板电脑 |
| 瑞萨科技 | ISL97900 | 2.5-5.5伏 | 6 | 25毫安 | 〜90％ | QFN | 笔记本电脑、平板电脑 |
| 宏块 | MBI5030 | 3-5.5伏 | 16 | 80毫安 | 〜85％ | SSOP/QFN | 大型电视、广告牌 |
| 晶门科技 | SSD2805 | 2.7-5.5伏 | 6-8 | 25毫安 | 〜85％ | QFN | 手机、中小型显示器 |
关键比较点
1. 通道数
o 小屏幕 → 单通道（例如，TPS61169）
o 中型屏幕/汽车 → 6通道（例如LP8556、STLED524）
o 大屏幕/电视 → 16通道或更多（例如NCV7685，MBI5030）
2. 驱动方式
o 升压（升压） → 常见于智能手机和平板电脑，用于将低电源电压提升至更高水平，以驱动串联的多个 LED。
o 降压 → 更适合驱动较少 LED 的高压电源。
o 多通道恒流 → 保证亮度均匀性，非常适合大屏幕背光。
3. 控制接口
o PWM → 操作简单，广泛应用于移动设备。
o I²C → 更加灵活，允许调节电流、电压和调光曲线。
o SPI → 高速、多通道，非常适合电视和广告显示器。
6. LED背光驱动IC推荐应用场景
- 小尺寸屏幕（智能手机/平板电脑） → 单通道升压驱动器，例如 德州仪器 TPS61169, 瑞萨ISL98611
- 中型屏幕（笔记本电脑/车载显示屏） → 6通道多通道恒流驱动器，例如， 德州仪器 LP8556, ST LED524, 瑞萨ISL97900
- 大尺寸屏幕（显示器/电视） → 16通道或更高恒流驱动器，例如 聚积MBI5030
- 特殊场景（汽车/广告展示） → 高可靠性多通道驱动器，例如 安森美 NCV7685, 聚积MBI系列