效率高達(dá)98％的60V降壓-升壓型 LED 驅(qū)動器

具有四個電源開關(guān)的同步降壓-升壓型轉(zhuǎn)換器能實現(xiàn)非常高的效率，同時提供升壓和降壓 DC/DC 轉(zhuǎn)換。組合兩個單獨轉(zhuǎn)換器 (降壓和升壓) 的能力擁有縮減解決方案尺寸和成本的優(yōu)勢。當(dāng)只需要升壓或降壓轉(zhuǎn)換時，四開關(guān)轉(zhuǎn)換器的運作能夠僅利用兩個開關(guān)以獲得最高的效率。然而，它們也必須能夠使用四開關(guān)操作 (當(dāng) VIN 和 VOUT 相互接近時)，并且在這些工作區(qū)之間平穩(wěn)地轉(zhuǎn)換。為兩開關(guān)升壓、兩開關(guān)降壓和四開關(guān)操作組合控制環(huán)路以及在這些工作區(qū)之間設(shè)計近乎完美的轉(zhuǎn)換會存在挑戰(zhàn)。不過，下一代降壓-升壓型轉(zhuǎn)換器能解決此類難題和完成更多的任務(wù)。

LT®8391 60V 四開關(guān)降壓-升壓型 LED 驅(qū)動器專為驅(qū)動高達(dá) 250W 的高功率 LED 并在兩開關(guān)升壓、四開關(guān)降壓-升壓和兩開關(guān)降壓工作區(qū)之間無縫地轉(zhuǎn)換而設(shè)計。一款正待專利審議的四開關(guān)降壓-升壓電流檢測電阻器控制方案提供了一種簡單而高超的方法，用于讓該 IC 利用單個檢測電阻器在所有工作區(qū)內(nèi)以峰值電流模式控制運行。這款新一代降壓-升壓型 LED 驅(qū)動器具有共同工作的擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制和內(nèi)部產(chǎn)生的 PWM 調(diào)光功能。LT8391 可提供無閃爍的 PWM 調(diào)光 (采用內(nèi)部和外部 PWM 調(diào)光)，即使當(dāng)擴(kuò)展頻譜功能電路接通時也不例外 (另一種正待專利審議的方法)。

效率達(dá) 98% 的降壓-升壓型 LED 驅(qū)動器

圖 1 中的 LT8391 高功率降壓-升壓型LED 驅(qū)動器可在寬輸入電壓范圍內(nèi)驅(qū)動 25V、2A 的 LED。效率在其最高點可達(dá) 98%。在 9V 至 16V 的典型汽車電池范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)換器的工作效率介于 95% 和 97% 之間。由于采用了單個高功率電感器，因此溫升很低，即使在 50W 時也不例外。在 12VIN 時，組件的溫升沒有超過 25°C。在 6VIN時，當(dāng)使用標(biāo)準(zhǔn)的四層 PCB 并且沒有散熱器或冷卻氣流情況下，最熱組件的溫升小于 50°C。這就為增加轉(zhuǎn)換器的輸出功率留出了余地，使得幾百瓦 (W) 成為可能。

圖 1：LT8391 4V 至 60V 四開關(guān)同步降壓-升壓型 LED 驅(qū)動器能以高達(dá) 98% 的效率為一個 25V/2A (50W) LED 燈串供電。

LT8391 可在低至 4VIN 的條件下運作，此時 IIN 會變得非常高。LT8391 專為處理非常高的輸入電流或使用其峰值開關(guān)電流限制以在低 VIN 時穩(wěn)定運作而設(shè)計，同時降低了輸出功率。這使得轉(zhuǎn)換器能夠經(jīng)受通過汽車的冷車發(fā)動電壓或 VIN 的其他壓降而運行，并不會增加功率組件的尺寸或成本。

LT8391 能夠?qū)崿F(xiàn)無閃爍的 1000:1 PWM 調(diào)光。高壓側(cè) PWM (TG) MOSFET PWM 負(fù)責(zé)對一個接地的 LED 燈串進(jìn)行調(diào)光。另外，它還在短路期間起過流斷接的作用。

內(nèi)部產(chǎn)生的 PWM 調(diào)光

LT8391 具有標(biāo)準(zhǔn)的外部 PWM 調(diào)光和內(nèi)部產(chǎn)生的 PWM 調(diào)光功能。LT8391 獨特的內(nèi)部 PWM 調(diào)光免除了增設(shè)諸如計時器件和微控制器等組件的需要，以在高達(dá) 128:1 的調(diào)光比條件下提供準(zhǔn)確的 PWM 亮度控制。該 IC 內(nèi)部產(chǎn)生的 PWM 頻率 (比如：200Hz) 由 RP 引腳上的一個簡單電阻器設(shè)定。PWM 引腳上一個介于 1V 和 2V 之間的電壓確定了 PWM 占空比。內(nèi)部調(diào)光的占空比被選擇為 128 級之一，而且內(nèi)部遲滯可防止占空比顫動。內(nèi)部產(chǎn)生的 PWM 調(diào)光 ±1% 的準(zhǔn)確度對于所有工作區(qū)是一樣的。

擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制 (SSFM) 可降低 EMI

SSFM 可降低開關(guān)穩(wěn)壓器中的 EMI。雖然開關(guān)頻率最經(jīng)常的選擇是在 AM 頻段 (530kHz 至 1.8MHz) 之外，但是未減輕的開關(guān)諧波仍然會在 AM 頻段之內(nèi)違反嚴(yán)格的汽車 EMI 要求。增設(shè) SSFM 功能電路可顯著地降低 AM 頻段及其他頻域內(nèi)的 EMI。

當(dāng)啟動時，SSFM 可降低 LT8391 的 50W LED 驅(qū)動器 EMI，在 AM 頻段中的 EMI低于 CISPR25 (Class 5) 標(biāo)準(zhǔn)所要求的峰值和平均 EMI 值。在有些地方，CISPR25 平均 EMI 限值比峰值限值低 20dBμV，對于開關(guān)電源來說就更難通過。因此，LT8391 新穎的 SSFM 使平均 EMI 比其峰值再降低。平均 EMI 的降幅可再降低 18dBμV 或更多，而峰值 EMI 可再降幅約 5dBμV。

在有些 LED 轉(zhuǎn)換器中，SSFM 和 PWM 調(diào)光一起工作時總會引起閃爍。作為改變開關(guān)頻率之來源的 SSFM，對于外界而言有可能表現(xiàn)為噪聲，旨在擴(kuò)散 EMI 低于其非擴(kuò)散峰值，但是它能與 PWM 調(diào)光一同工作以實現(xiàn)無閃爍操作。凌力爾特正待專利審議的 PWM 調(diào)光和 SSFM 操作同時運行兩種功能并實現(xiàn)無閃爍運作，即使在高調(diào)光比情況下也是如此。在 1000:1 PWM 調(diào)光 (采用外部 PWM) 和內(nèi)部產(chǎn)生的 128:1 PWM 調(diào)光時，SSFM 采用無閃爍 LED 電流進(jìn)行工作。

圖 2：(a) 圖 1 所示 50W LED 驅(qū)動器的效率在典型的 9V 至 16V 汽車電池輸入范圍內(nèi)具有 98% 的峰值和 95% 至 97% 的變化范圍。(b) LT8391 峰值電感器電流限制能夠在低 VIN 條件下通過降低輸出功率以保持穩(wěn)定性。

圖 3：SSFM 把 LT8391 峰值和平均 EMI 降至低于 CISPR25 Class 5 限值。平均 EMI 的降幅比峰值 EMI 的降幅更大。

圖 4：示波器無限持續(xù)地捕捉波形顯示 PWM 和 SSFM 一起工作時可實現(xiàn)無閃爍調(diào)光。