用于汽車LED的升壓-降壓LED驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以低輸入和輸出紋波工作

汽車 LED 驅(qū)動(dòng)器通常需要升壓/降壓 DC/DC 轉(zhuǎn)換器 可以在升壓和降壓時(shí)產(chǎn)生恒定電流 輸入電壓（電池）變化。汽車的另一個(gè)重要要求 應(yīng)用是低EMI，即低輸入和輸出紋波。電磁干擾要求 可能很難滿足，因?yàn)樽畛Ｓ玫纳龎?降壓很少 DC/DC 轉(zhuǎn)換器拓?fù)淇稍诘洼斎牒偷洼敵鱿鹿ぷ?瑞波幣，同時(shí)也滿足其他要求。然而，這些要求很容易 滿足此處描述的獨(dú)特、正在申請(qǐng)專利的升壓降壓拓?fù)洹?/p>

這種新拓?fù)洳⒉皇俏ㄒ坏纳龎?降壓 拓?fù)淇捎谩Ｄ抢?是許多其他拓?fù)?可轉(zhuǎn)換寬范圍的輸入電壓 到 V發(fā)光二極管在該范圍內(nèi)。最 常用的非隔離式升壓/降壓 LED 驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浒ǎ?/p>

4 開關(guān)降壓-升壓，非常 高功率和高效率

耦合或非耦合 SEPIC

單電感降壓-升壓模式

正至負(fù)（基于降壓）單電感降壓-升壓。

這些都有優(yōu)點(diǎn) 拓?fù)?，但沒有一個(gè)可以同時(shí)產(chǎn)生兩者 真正的低輸入和輸出紋波。線性 正在申請(qǐng)專利的技術(shù)“助推降壓” （升壓后降壓模式）浮動(dòng) 輸出 LED 驅(qū)動(dòng)器拓?fù)涮匦?低輸入和輸出紋波，由于 面向輸入和輸出的電感器（或 耦合繞組）。以各種方式，它 類似于單個(gè)電感降壓-升壓 模式，單開關(guān)節(jié)點(diǎn)SEPIC和 Cuk的正版本（也具有 低輸入和輸出紋波，但需要 負(fù)參考反饋電路）。

組合升壓降壓的整體尺寸 電感器（或耦合電感器） 類似于單電感器 在降壓-升壓模式下。輸入紋波 類似于 SEPIC，但輸出 紋波要低得多。電感器尺寸 與 SEPIC 相同，但具有單個(gè) 切換節(jié)點(diǎn)而不是兩個(gè)（較小的 熱回路），沒有并發(fā)癥 之間的耦合電容 兩個(gè)繞組。輸入和輸出 紋波類似于低輸入和 輸出紋波（反相）庫克轉(zhuǎn)換器， 但同樣，使用單個(gè)交換機(jī)節(jié)點(diǎn) 而不是兩個(gè)，最重要的是， 無需負(fù)引用 電路反饋架構(gòu)。

一個(gè)低 EMI 正升壓-降壓型器件可利用一個(gè)升壓型 LED 驅(qū)動(dòng)器輕松構(gòu)建，例如 LT3952。

升壓-降壓拓?fù)浜?浮動(dòng) LED 輸出

圖 1 顯示單個(gè)開關(guān) 60V 具有 4A 電流的單片式 LT3952 LED 驅(qū)動(dòng)器 峰值開關(guān)電流，可使用 作為汽車升壓-降壓LED驅(qū)動(dòng)器。 這款 350kHz、1A LED 驅(qū)動(dòng)器可為 6V 至 18V LED，采用 8V 至 36V 電壓 輸入效率最高可達(dá) 90% 負(fù)荷。轉(zhuǎn)換效率高 是強(qiáng)大的內(nèi)部MOS的結(jié)果 開關(guān)。各種 LED 的效率 串電壓如圖3所示。

圖1.LT?3952 8V–36V 輸入至 6V–18V LED 1A 升壓-降壓型 LED 驅(qū)動(dòng)器具有低輸入和輸出紋波，在 120Hz 時(shí)具有 300：1 PWM 調(diào)光能力和 90% 的效率。

圖2.LT3952 單電感器降壓-升壓模式 LED 驅(qū)動(dòng)器用于與圖 1 升壓-降壓拓?fù)溥M(jìn)行比較。

圖3.圖1所示的升壓-降壓效率在12V輸入和17.5V 1A LED燈串下高達(dá)90%。

與其他 LED 驅(qū)動(dòng)器一樣，LT3952 的 多功能單側(cè)、低邊電源開關(guān) 架構(gòu)可用于為浮動(dòng)供電 輸出升壓和降壓轉(zhuǎn)換器 如升壓-降壓和單電感 降壓-升壓模式。LED 燈串的電壓 參考地面并不重要 因?yàn)長ED輸出只是可見光。 正因?yàn)槿绱?，?dú)特的浮動(dòng)LED發(fā)光二極管 驅(qū)動(dòng)器拓?fù)?，如升?降壓 和降壓-升壓模式是可能的。

LT3952 的 PWM 能力使 浮動(dòng)頂部的浮動(dòng) LED 燈串 柵極 （TG） 引腳 PWM MOSFET 驅(qū)動(dòng)器可輕松實(shí)現(xiàn) 支持浮動(dòng) LED 負(fù)載。升壓降壓 在圖1中，PWM可以按比率調(diào)暗 300：1 或更高（在“無閃爍”下） 120Hz）。 高邊TG驅(qū)動(dòng)器毫不費(fèi)力 提供 PWM 調(diào)光以增強(qiáng)， SEPIC、降壓-升壓模式、降壓模式和 升壓降壓 LED 驅(qū)動(dòng)器。它甚至翻了一番 作為短路保護(hù)斷開，以防止可怕的 LED+ 到接地 條件。LT3952 可保護(hù) 并報(bào)告 LED 短路和開路 升壓-降壓拓?fù)渲械臈l件。

升壓-降壓 LED 驅(qū)動(dòng)器拓?fù)淇梢?輸入至輸出的升壓和降壓 調(diào)節(jié) LED 時(shí)的電壓 當(dāng)前。升壓-降壓占空比、效率、 開關(guān)電流和電壓外節(jié)點(diǎn)電壓為 與兩個(gè)單電感降壓-升壓相同 模式和 SEPIC。這里有一些 升壓-降壓 LED 驅(qū)動(dòng)器的特性：

V外= V在4 Ω發(fā)光二極管

直流 = V發(fā)光二極管/（V在4 Ω發(fā)光二極管)

我SW（峰值）= I在+ 我發(fā)光二極管+ 我L（P–P）/2

我L（P–P）= IL1（P–P）+ 我L2（P–P）

低輸入和輸出紋波 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) = 低 EMI

圖 2 顯示了一個(gè)“等效”單曲 電感降壓-升壓驅(qū)動(dòng)器 — 可比 到升壓降壓驅(qū)動(dòng)器，如 圖1.雖然有相似之處 兩者之間，它們?cè)?輸入和輸出紋波。圖 4 演示 降低的傳導(dǎo)電磁干擾 升壓-降壓驅(qū)動(dòng)器（圖1）與 降壓-升壓模式版本（圖2）。這 輸入和輸出繞組分離 防止輸出紋波電流 從耦合到輸入電容器 升壓降壓，從而降低電磁干擾。這 圖4中的EMI顯示低AM頻段EMI 從 530kHz 到 1.8Mhz，降低了 對(duì)大EMI輸入濾波器的要求。

圖4.（a） 圖 1 升壓-降壓傳導(dǎo) EMI 遠(yuǎn)低于 （b） 圖 2 12V 輸入、18V、1A LED 串的降壓-升壓模式傳導(dǎo) EMI。

圖 5 比較了輸入和輸出 升壓-降壓拓?fù)涞募y波路徑 與SEPIC轉(zhuǎn)換器的那些，其中 沒有相同的低輸出紋波。 輸入或輸出上的高紋波 線路可以輻射并增加EMI， 特別是如果這些線是幾米 長，就像在車?yán)镆粯印p輕輻射電磁干擾 在輸出端附加LC濾波 不建議使用 LED 驅(qū)動(dòng)器， 因?yàn)樗鼤?huì)抑制最佳的PWM調(diào)光 通過減緩 PWM 轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)性能 并導(dǎo)致不必要的振鈴。這 低紋波、面向輸出的電感器 升壓降壓產(chǎn)生最佳組合 PWM 調(diào)光性能和低輸出 EMI，類似于僅降壓轉(zhuǎn)換器。

圖5.升壓-降壓 LED 驅(qū)動(dòng)器類似于 SEPIC LED 驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

請(qǐng)注意，正負(fù)單曲 電感降壓-升壓轉(zhuǎn)換器還具有 低輸出紋波和高帶寬， 但其輸入和輸出紋波是耦合的 進(jìn)入大系統(tǒng)輸入電容， 產(chǎn)生更大的傳導(dǎo)電磁干擾。

輸入和輸出電容器 在升壓-降壓拓?fù)渲休p松濾波 低三角紋波電流等于 我L1（P–P）/√12.電容大一點(diǎn)或 電感可以進(jìn)一步降低EMI 拓?fù)鋵W(xué)。既不是輸入也不是輸出 電容在轉(zhuǎn)換器的高電平中至關(guān)重要 dI/dt 熱回路。在此拓?fù)渲?，關(guān)鍵 熱回路被限制在箝位二極管上， 外接地電容器和內(nèi)部 低邊開關(guān)，如圖5所示， 簡化布局。如果兩個(gè)電感器 或升壓降壓的繞組被綁住 一起連接 LED? 節(jié)點(diǎn) 對(duì)輸入，升壓-降壓被轉(zhuǎn)換 到降壓-升壓模式。在這種情況下， 熱回路電流以及輸入和輸出紋波電流可以找到它們的 輸入和輸出電容器， 分別導(dǎo)致增加 輸入和輸出紋波測(cè)量。

環(huán)路穩(wěn)定性分析 （類似SEPIC的控制回路）

升壓-降壓的控制回路 轉(zhuǎn)換器具有SEPIC的個(gè)性。 可以測(cè)量環(huán)路響應(yīng) 使用網(wǎng)絡(luò)分析儀，通過注入 噪聲擾動(dòng)進(jìn)入ISN線路和 測(cè)量增益和相位 檢測(cè)電阻處的環(huán)路響應(yīng)。這 圖1中的非耦合升壓-降壓產(chǎn)生 7kHz 交越頻率和良好 相位裕量超過 60° 和增益超過 10° 12V 輸入至 18V 時(shí)的裕量發(fā)光二極管在 1A 時(shí)。

如果沒有可用的網(wǎng)絡(luò)分析器，則 循環(huán)動(dòng)力學(xué)可以通過 LED電流瞬態(tài)響應(yīng)的形狀 當(dāng) CTRL 輸入為 從 50% 切換到 100% LED 電流 反之亦然。合并的下部 頻率提升響應(yīng)及更高 該升壓降壓的頻率降壓響應(yīng) 可以在兩個(gè)循環(huán)中看到 波特 圖和瞬態(tài)響應(yīng)。

正負(fù)升壓模式，然后降壓 拓?fù)鋵W(xué) 具有相似的性能 優(yōu)勢(shì)

另一個(gè)正在申請(qǐng)專利的升壓降壓LED 具有低紋波輸入和 輸出如圖 6 所示。LT3744 正至負(fù)升壓降壓 （升壓模式后降壓） 也是一個(gè)低輸入和 輸出紋波 LED 驅(qū)動(dòng)器，但改用 使用同步降壓轉(zhuǎn)換器 具有負(fù)調(diào)節(jié)能力。

圖6.LT?3744 9V–16V 輸入、16V、3A LED 串正至負(fù)升壓-降壓型 LED 驅(qū)動(dòng)器具有低輸入和輸出紋波和 48W LED 時(shí)的 93% 高效率。

這種獨(dú)特的浮動(dòng)負(fù)輸出拓?fù)?利用 同步降壓型 LT3744 LED 驅(qū)動(dòng)器 帶 PWM 和輸出標(biāo)志電平轉(zhuǎn)換 能力。這些優(yōu)勢(shì)之一是 只有通過 同步開關(guān)IC，特別是 驅(qū)動(dòng)大功率LED燈串時(shí)， 如圖6中的3A、48W LED負(fù)載。 同步升壓和降壓降壓 LED 驅(qū)動(dòng)器均可與兩者配合使用 同步升壓和降壓 LED 驅(qū)動(dòng)器。

結(jié)論

正在申請(qǐng)專利的新型升壓降壓 LED 凌力爾特的驅(qū)動(dòng)器拓?fù)?提供升壓和降壓輸入 V發(fā)光二極管具有低輸入和輸出紋波的比率。 新型 LED 驅(qū)動(dòng)器，例如 LT3952 和 LT3744 可用于 和汽車中的大功率LED燈串 和工業(yè)應(yīng)用，其中高 功率和低噪聲至關(guān)重要，無需 犧牲PWM調(diào)光性能。

審核編輯：郭婷