最新升壓-降壓型 LED 驅(qū)動器拓?fù)?具低輸入和低輸出紋波以實(shí)現(xiàn)低 EMI
和正壓版本 Cuk 轉(zhuǎn)換器都有相像的地方,正壓版本 Cuk 轉(zhuǎn)換器也具備低輸入和低輸出紋波。整合的升壓-降壓電感器 (或耦合電感器) 的總體尺寸與降壓-升壓模式單電感器類似。輸入紋波與 SEPIC 類似,但是輸出紋波小得多。電感器尺寸與 SEPIC 相同,但采用了單而不是雙開關(guān)節(jié)點(diǎn) (熱環(huán)路更小),而且降低了復(fù)雜性,因?yàn)閮蓚€(gè)繞組之間沒有耦合電容器。輸入和輸出紋波類似于 Cuk 轉(zhuǎn)換器的低輸入和低輸出紋波 (負(fù)輸出),但是繞組之間仍然沒有耦合電容器,而且最重要的是,無需以負(fù)壓為基準(zhǔn)的電路反饋架構(gòu)。正壓升壓-降壓型拓?fù)淇梢杂矛F(xiàn)有升壓型 LED 驅(qū)動器實(shí)現(xiàn),例如凌力爾特最新推出的 LT3952。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201808/387321.htm升壓-降壓型拓?fù)渑c浮置 LED 輸出
最新單開關(guān) 60V 單片 LT3952 LED 驅(qū)動器具 4A 峰值開關(guān)電流,可用作汽車升壓-降壓型 LED 驅(qū)動器,如圖 1 所示。這款 350kHz、1A LED 驅(qū)動器可為 6V 至 18V LED 供電,輸入范圍為 9V 至 36V,在負(fù)載最大時(shí)效率高達(dá) 90%。LT3952 升壓-降壓型轉(zhuǎn)換器之所以效率高,是因?yàn)椴捎昧藦?qiáng)大的內(nèi)部 MOS 開關(guān)。不同 LED 串電壓時(shí)的效率如圖 3 所示。與其他 LED 驅(qū)動器類似,LT3952 的通用低壓側(cè)單電源開關(guān)架構(gòu)可用來給浮置輸出升壓型和降壓型轉(zhuǎn)換器供電,例如升壓-降壓型和單電感器降壓-升壓模式轉(zhuǎn)換器。LED 串沒必要采用接地電壓基準(zhǔn),因?yàn)? LED 輸出僅是可見光。因?yàn)檫@個(gè)原因,所以可以使用獨(dú)特的升壓-降壓模式和降壓-升壓模式浮置 LED 驅(qū)動器拓?fù)洹?/p>
圖 1:LT3952 從 9V~36V 至 6V~18VLED、1A 升壓-降壓型 LED 驅(qū)動器具低輸入和低輸出紋波,在 120Hz 時(shí)進(jìn)行 300:1 PWM 調(diào)光,效率高達(dá) 90%。
LT3952 能夠用PWM MOSFET 驅(qū)動器的頂端浮置柵極“TG”引腳對浮置 LED 串進(jìn)行 PWM 調(diào)光,這非常適合浮置 LED 負(fù)載。圖 1 中的升壓-降壓型拓?fù)淠軌蛞?300:1 及更高的調(diào)光比 (以 120Hz 頻率工作) 進(jìn)行 PWM 調(diào)光。高壓側(cè) TG 驅(qū)動器可以非常容易地為升壓型、SEPIC、降壓-升壓模式、降壓模式以及升壓-降壓型 LED 驅(qū)動器提供 PWM 調(diào)光。該驅(qū)動器甚至還提供短路保護(hù)斷接功能,以針對令人極為擔(dān)心的 LED+ 至 GND 事故提供保護(hù)。LT3952 針對升壓-降壓型拓?fù)渲?LED 短路和開路情況提供保護(hù),并在出現(xiàn)這類情況時(shí)發(fā)出報(bào)告。
升壓-降壓型 LED 驅(qū)動器拓?fù)湓谡{(diào)節(jié) LED 電流時(shí),可對輸入至輸出電壓進(jìn)行升壓和降壓。升壓-降壓占空比、效率、開關(guān)電流和 OUT 節(jié)點(diǎn)電壓與單電感器降壓-升壓模式和 SEPIC 均相同。以下是升壓-降壓型 LED 驅(qū)動器的一些特性。
·VOUT = VIN + VLED
·DC = VLED / (VIN + VLED)
·Iswpk = IIN + ILED + ILpkpk/2
·ILpkpk = IL1pkpk + IL2pkpk
·在 12VIN 至 18VLED (在 1A) 時(shí),圖 1 效率約為 88%
低輸入和低輸出紋波拓?fù)?= 低 EMI
在升壓-降壓型和單電感器降壓-升壓模式之間,有很多相似性。圖 1 和圖 2 之間不同的是輸入和輸出紋波。圖 4 顯示升壓-降壓型與降壓-升壓模式 (分別對應(yīng)圖 1 和圖 2) 相比,傳導(dǎo) EMI 降低了。輸入和輸出繞組隔離可防止輸出紋波電流耦合到升壓-降壓型拓?fù)涞妮斎腚娙萜魃?,從而降低?EMI。圖 4 的 EMI 曲線顯示,從 530kHz 至 1.8MHz 的 AM 頻段 EMI 很低,因此較少需要大型 EMI 輸入濾波器。
圖 2:LT3952 單電感器降壓-升壓模式 LED 驅(qū)動器用來與圖 1 的升壓-降壓型拓?fù)溥M(jìn)行比較
圖 3:在 12VIN 至 17.5V、1A LED 串時(shí),圖 1 的升壓-降壓型拓?fù)渲矢哌_(dá) 90%
圖 4:在 12VIN 至 18VLED、1A 時(shí),圖 1 升壓-降壓型拓?fù)涞膫鲗?dǎo) EMI 遠(yuǎn)低于圖 2 降壓-升壓模式的傳導(dǎo) EMI
圖 5 顯示了升壓-降壓型拓?fù)涞牧硪环N電路圖,顯示了低輸入和低輸出紋波通路,相比之下,SEPIC 轉(zhuǎn)換器沒有同樣的低輸出紋波。無論是輸入還是輸出導(dǎo)線上的高紋波,都可能輻射并提高 EMI,尤其是如果這些導(dǎo)線長達(dá)幾米時(shí),就像有時(shí)汽車中的導(dǎo)線那樣。不推薦在 LED 驅(qū)動器的輸出端采用額外的 LC 濾波,因?yàn)檫@有可能降低 PWM 轉(zhuǎn)換速度,引起不想要的振鈴,從而妨礙最佳 PWM 調(diào)光性能的實(shí)現(xiàn)。低紋波、面朝輸出的電感器就像降壓型拓?fù)湟粯?,可?shí)現(xiàn) PWM 調(diào)光性能和低輸出 EMI 的最佳組合。請注意,正壓至負(fù)壓單電感器降壓-升壓型轉(zhuǎn)換器也具備低輸出紋波和大帶寬,但是出了名的是,其輸入紋波和輸出紋波會耦合到系統(tǒng)的大型輸入電容中,從而產(chǎn)生大于所希望的傳導(dǎo) EMI。
圖 5:升壓-降壓型 LED 驅(qū)動器與 SEPIC LED 驅(qū)動器拓?fù)漕愃?/p>
升壓-降壓型拓?fù)渲械妮斎牒洼敵鲭娙萜鞣浅H菀诪V除等于 ILpkpk/√12 的三角形低紋波電流。在這種拓?fù)渲?,略大一些的電容或電感可以進(jìn)一步降低 EMI。在該轉(zhuǎn)換器的高 dl/dt 熱環(huán)路中,輸入或輸出電容器都不是至關(guān)重要的。在這種拓?fù)渲?,關(guān)鍵熱環(huán)路僅涉及箝位二極管、OUT 至 GND 電容器以及內(nèi)部低壓側(cè)開關(guān),如圖 5 所示,從而簡化了布局。當(dāng)升壓-降壓型拓?fù)涞膬蓚€(gè)電感器或繞組連到一起且 LED 節(jié)點(diǎn)連接到輸入時(shí),該升壓-降壓型拓?fù)渚妥兓匾郧笆褂玫慕祲?升壓模式轉(zhuǎn)換器了。在這種情況下,熱環(huán)路電流以及輸入和輸出紋波電流都有可能進(jìn)入輸入和輸出電容器,導(dǎo)致較高的輸入和輸出紋波。
另一種類似的正壓至負(fù)壓升壓-降壓型拓?fù)?/strong>
另一種正在申請專利和具低紋波輸入和輸出的升壓-降壓型 LED 驅(qū)動器拓?fù)淙鐖D 6 所示。LT3744 正壓至負(fù)壓升壓-降壓型 (升壓模式然后降壓) 也是一款低輸入和低輸出紋波 LED 驅(qū)動器,但使用了具負(fù)壓調(diào)節(jié)功能的同步降壓型轉(zhuǎn)換器。這種新型浮置負(fù)壓輸出拓?fù)淅昧司邆?PWM 和輸出標(biāo)記電平轉(zhuǎn)換功能的同步降壓型 LT3744 LED 驅(qū)動器的優(yōu)勢。在大多數(shù)情況下,高效率是同步開關(guān)型 IC 的主要優(yōu)勢,尤其是驅(qū)動大功率 LED 串時(shí),例如圖 6 中的 3A、48W LED 負(fù)載。同時(shí)具備同步升壓和降壓 LED 驅(qū)動器的同步升壓和降壓型升壓-降壓 LED 驅(qū)動器也可以實(shí)現(xiàn)高效率。幸運(yùn)的是,凌力爾特公司提供大量這類面向大功率、低紋波升壓和降壓型 LED 驅(qū)動器的器件。
圖 6:LT3744 的 9 至 16VIN、18VLED/3A 正壓至負(fù)壓升壓-降壓型 LED 驅(qū)動器具低輸入和低輸出紋波,在 48W LED 時(shí)提供 93% 的高效率。
結(jié)論
凌力爾特公司正在申請專利的最新升壓-降壓型 LED 驅(qū)動器拓?fù)湟缘洼斎爰y波和低輸出紋波提供輸入至 LED的升壓和降壓。LT3952 和 LT3744 等最新 LED 驅(qū)動器可用于汽車及工業(yè)應(yīng)用中的簡
評論