用于汽車LED的升壓-降壓LED驅(qū)動器拓撲結(jié)構以低輸入和輸出紋波工作

汽車 LED 驅(qū)動器通常需要升壓/降壓 DC/DC 轉(zhuǎn)換器 可以在升壓和降壓時產(chǎn)生恒定電流 輸入電壓（電池）變化。汽車的另一個重要要求 應用是低EMI，即低輸入和輸出紋波。電磁干擾要求 可能很難滿足，因為最常用的升壓/降壓很少 DC/DC 轉(zhuǎn)換器拓撲可在低輸入和低輸出下工作 瑞波幣，同時也滿足其他要求。然而，這些要求很容易 滿足此處描述的獨特、正在申請專利的升壓降壓拓撲。

這種新拓撲并不是唯一的升壓/降壓 拓撲可用。那里 是許多其他拓撲 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)動器拓撲包括：

4 開關降壓-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（基于降壓）單電感降壓-升壓。

這些都有優(yōu)點 拓撲，但沒有一個可以同時產(chǎn)生兩者 真正的低輸入和輸出紋波。線性 正在申請專利的技術“助推降壓” （升壓后降壓模式）浮動 輸出 LED 驅(qū)動器拓撲特性 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 類似于單個電感降壓-升壓 模式，單開關節(jié)點SEPIC和 Cuk的正版本（也具有 低輸入和輸出紋波，但需要 負參考反饋電路）。

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 切換節(jié)點而不是兩個（較小的 熱回路），沒有并發(fā)癥 之間的耦合電容 兩個繞組。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，使用單個交換機節(jié)點 而不是兩個，最重要的是， 無需負引用 電路反饋架構。

一個低 EMI 正升壓-降壓型器件可利用一個升壓型 LED 驅(qū)動器輕松構建，例如 LT3952。

升壓-降壓拓撲和 浮動 LED 輸出

圖 1 顯示單個開關 60V 具有 4A 電流的單片式 LT3952 LED 驅(qū)動器 峰值開關電流，可使用 作為汽車升壓-降壓LED驅(qū)動器。 這款 350kHz、1A LED 驅(qū)動器可為 6V 至 18V LED，采用 8V 至 36V 電壓 輸入效率最高可達 90% 負荷。轉(zhuǎn)換效率高 是強大的內(nèi)部MOS的結(jié)果 開關。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)動器具有低輸入和輸出紋波，在 120Hz 時具有 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)動器用于與圖 1 升壓-降壓拓撲進行比較。

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90%。

與其他 LED 驅(qū)動器一樣，LT3952 的 多功能單側(cè)、低邊電源開關 架構可用于為浮動供電 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 因為LED輸出只是可見光。 正因為如此，獨特的浮動LED發(fā)光二極管 驅(qū)動器拓撲，如升壓-降壓 和降壓-升壓模式是可能的。

LT3952 的 PWM 能力使 浮動頂部的浮動 LED 燈串 柵極 （TG） 引腳 PWM MOSFET 驅(qū)動器可輕松實現(xiàn) 支持浮動 LED 負載。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)動器毫不費力 提供 PWM 調(diào)光以增強， SEPIC、降壓-升壓模式、降壓模式和 升壓降壓 LED 驅(qū)動器。它甚至翻了一番 作為短路保護斷開，以防止可怕的 LED+ 到接地 條件。LT3952 可保護 并報告 LED 短路和開路 升壓-降壓拓撲中的條件。

升壓-降壓 LED 驅(qū)動器拓撲可以 輸入至輸出的升壓和降壓 調(diào)節(jié) LED 時的電壓 當前。升壓-降壓占空比、效率、 開關電流和電壓外節(jié)點電壓為 與兩個單電感降壓-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 拓撲結(jié)構 = 低 EMI

圖 2 顯示了一個“等效”單曲 電感降壓-升壓驅(qū)動器 — 可比 到升壓降壓驅(qū)動器，如 圖1.雖然有相似之處 兩者之間，它們在 輸入和輸出紋波。圖 4 演示 降低的傳導電磁干擾 升壓-降壓驅(qū)動器（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 對大EMI輸入濾波器的要求。

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

圖 5 比較了輸入和輸出 升壓-降壓拓撲的紋波路徑 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，就像在車里一樣。減輕輻射電磁干擾 在輸出端附加LC濾波 不建議使用 LED 驅(qū)動器， 因為它會抑制最佳的PWM調(diào)光 通過減緩 PWM 轉(zhuǎn)換實現(xiàn)性能 并導致不必要的振鈴。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)動器類似于 SEPIC LED 驅(qū)動器拓撲結(jié)構。

請注意，正負單曲 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 進入大系統(tǒng)輸入電容， 產(chǎn)生更大的傳導電磁干擾。

輸入和輸出電容器 在升壓-降壓拓撲中輕松濾波 低三角紋波電流等于 我L1（P–P）/√12.電容大一點或 電感可以進一步降低EMI 拓撲學。既不是輸入也不是輸出 電容在轉(zhuǎn)換器的高電平中至關重要 dI/dt 熱回路。在此拓撲中，關鍵 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，如圖5所示， 簡化布局。如果兩個電感器 或升壓降壓的繞組被綁住 一起連接 LED? 節(jié)點 對輸入，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， 分別導致增加 輸入和輸出紋波測量。

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的個性。 可以測量環(huán)路響應 使用網(wǎng)絡分析儀，通過注入 噪聲擾動進入ISN線路和 測量增益和相位 檢測電阻處的環(huán)路響應。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 時的裕量發(fā)光二極管在 1A 時。

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

正負升壓模式，然后降壓 拓撲學 具有相似的性能 優(yōu)勢

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

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

這種獨特的浮動負輸出拓撲 利用 同步降壓型 LT3744 LED 驅(qū)動器 帶 PWM 和輸出標志電平轉(zhuǎn)換 能力。這些優(yōu)勢之一是 只有通過 同步開關IC，特別是 驅(qū)動大功率LED燈串時， 如圖6中的3A、48W LED負載。 同步升壓和降壓降壓 LED 驅(qū)動器均可與兩者配合使用 同步升壓和降壓 LED 驅(qū)動器。

結(jié)論

正在申請專利的新型升壓降壓 LED 凌力爾特的驅(qū)動器拓撲 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)應用，其中高 功率和低噪聲至關重要，無需 犧牲PWM調(diào)光性能。

審核編輯：郭婷