效率高達(dá)98％的60V降壓-升壓型 LED 驅(qū)動(dòng)器

具有四個(gè)電源開(kāi)關(guān)的同步降壓-升壓型轉(zhuǎn)換器能實(shí)現(xiàn)非常高的效率，同時(shí)提供升壓和降壓 DC/DC 轉(zhuǎn)換。組合兩個(gè)單獨(dú)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(shì)。當(dāng)只需要升壓或降壓轉(zhuǎn)換時(shí)，四開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器的運(yùn)作能夠僅利用兩個(gè)開(kāi)關(guān)以獲得最高的效率。然而，它們也必須能夠使用四開(kāi)關(guān)操作 (當(dāng) VIN 和 VOUT 相互接近時(shí))，并且在這些工作區(qū)之間平穩(wěn)地轉(zhuǎn)換。為兩開(kāi)關(guān)升壓、兩開(kāi)關(guān)降壓和四開(kāi)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(jì)近乎完美的轉(zhuǎn)換會(huì)存在挑戰(zhàn)。不過(guò)，下一代降壓-升壓型轉(zhuǎn)換器能解決此類(lèi)難題和完成更多的任務(wù)。

LT®8391 60V 四開(kāi)關(guān)降壓-升壓型 LED 驅(qū)動(dòng)器專(zhuān)為驅(qū)動(dòng)高達(dá) 250W 的高功率 LED 并在兩開(kāi)關(guān)升壓、四開(kāi)關(guān)降壓-升壓和兩開(kāi)關(guān)降壓工作區(qū)之間無(wú)縫地轉(zhuǎn)換而設(shè)計(jì)。一款正待專(zhuān)利審議的四開(kāi)關(guān)降壓-升壓電流檢測(cè)電阻器控制方案提供了一種簡(jiǎn)單而高超的方法，用于讓該 IC 利用單個(gè)檢測(cè)電阻器在所有工作區(qū)內(nèi)以峰值電流模式控制運(yùn)行。這款新一代降壓-升壓型 LED 驅(qū)動(dòng)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(wú)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(shí)也不例外 (另一種正待專(zhuān)利審議的方法)。

效率達(dá) 98% 的降壓-升壓型 LED 驅(qū)動(dòng)器

圖 1 中的 LT8391 高功率降壓-升壓型LED 驅(qū)動(dòng)器可在寬輸入電壓范圍內(nèi)驅(qū)動(dòng) 25V、2A 的 LED。效率在其最高點(diǎn)可達(dá) 98%。在 9V 至 16V 的典型汽車(chē)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(gè)高功率電感器，因此溫升很低，即使在 50W 時(shí)也不例外。在 12VIN 時(shí)，組件的溫升沒(méi)有超過(guò) 25°C。在 6VIN時(shí)，當(dāng)使用標(biāo)準(zhǔn)的四層 PCB 并且沒(méi)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(kāi)關(guān)同步降壓-升壓型 LED 驅(qū)動(dòng)器能以高達(dá) 98% 的效率為一個(gè) 25V/2A (50W) LED 燈串供電。

LT8391 可在低至 4VIN 的條件下運(yùn)作，此時(shí) IIN 會(huì)變得非常高。LT8391 專(zhuān)為處理非常高的輸入電流或使用其峰值開(kāi)關(guān)電流限制以在低 VIN 時(shí)穩(wěn)定運(yùn)作而設(shè)計(jì)，同時(shí)降低了輸出功率。這使得轉(zhuǎn)換器能夠經(jīng)受通過(guò)汽車(chē)的冷車(chē)發(fā)動(dòng)電壓或 VIN 的其他壓降而運(yùn)行，并不會(huì)增加功率組件的尺寸或成本。

LT8391 能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)閃爍的 1000:1 PWM 調(diào)光。高壓側(cè) PWM (TG) MOSFET PWM 負(fù)責(zé)對(duì)一個(gè)接地的 LED 燈串進(jìn)行調(diào)光。另外，它還在短路期間起過(guò)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(dú)特的內(nèi)部 PWM 調(diào)光免除了增設(shè)諸如計(jì)時(shí)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(gè)簡(jiǎn)單電阻器設(shè)定。PWM 引腳上一個(gè)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(jí)之一，而且內(nèi)部遲滯可防止占空比顫動(dòng)。內(nèi)部產(chǎn)生的 PWM 調(diào)光 ±1% 的準(zhǔn)確度對(duì)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(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器中的 EMI。雖然開(kāi)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(kāi)關(guān)諧波仍然會(huì)在 AM 頻段之內(nèi)違反嚴(yán)格的汽車(chē) 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(dòng)時(shí)，SSFM 可降低 LT8391 的 50W LED 驅(qū)動(dòng)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(duì)于開(kāi)關(guān)電源來(lái)說(shuō)就更難通過(guò)。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(shí)總會(huì)引起閃爍。作為改變開(kāi)關(guān)頻率之來(lái)源的 SSFM，對(duì)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(shí)現(xiàn)無(wú)閃爍操作。凌力爾特正待專(zhuān)利審議的 PWM 調(diào)光和 SSFM 操作同時(shí)運(yùn)行兩種功能并實(shí)現(xiàn)無(wú)閃爍運(yùn)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(shí)，SSFM 采用無(wú)閃爍 LED 電流進(jìn)行工作。

圖 2：(a) 圖 1 所示 50W LED 驅(qū)動(dòng)器的效率在典型的 9V 至 16V 汽車(chē)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(guò)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(wú)限持續(xù)地捕捉波形顯示 PWM 和 SSFM 一起工作時(shí)可實(shí)現(xiàn)無(wú)閃爍調(diào)光。