最新升壓-降壓型 LED 驅(qū)動(dòng)器拓?fù)?具低輸入和低輸出紋波以實(shí)現(xiàn)低 EMI

作者：時(shí)間：2018-08-21 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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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(méi)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(méi)有耦合電容器，而且最重要的是，無(wú)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(dòng)器實(shí)現(xiàn)，例如凌力爾特最新推出的 LT3952。

本文引用地址：http://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(dòng)器具 4A 峰值開關(guān)電流，可用作汽車升壓-降壓型 LED 驅(qū)動(dòng)器，如圖 1 所示。這款 350kHz、1A LED 驅(qū)動(dòng)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(dòng)器類似，LT3952 的通用低壓側(cè)單電源開關(guān)架構(gòu)可用來(lái)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(méi)必要采用接地電壓基準(zhǔn)，因?yàn)? LED 輸出僅是可見(jiàn)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(dòng)器拓?fù)洹?/p>

圖 1：LT3952 從 9V~36V 至 6V~18VLED、1A 升壓-降壓型 LED 驅(qū)動(dòng)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(dòng)器的頂端浮置柵極“TG”引腳對(duì)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(dòng)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(dòng)器提供 PWM 調(diào)光。該驅(qū)動(dòng)器甚至還提供短路保護(hù)斷接功能，以針對(duì)令人極為擔(dān)心的 LED+ 至 GND 事故提供保護(hù)。LT3952 針對(duì)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(dòng)器拓?fù)湓谡{(diào)節(jié) LED 電流時(shí)，可對(duì)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(dòng)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(duì)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(dòng)器用來(lái)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(méi)有同樣的低輸出紋波。無(wú)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(zhǎng)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(dòng)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(qǐng)注意，正壓至負(fù)壓?jiǎn)坞姼衅鹘祲?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(huì)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(dòng)器與 SEPIC LED 驅(qū)動(dòng)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(jiǎn)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(qǐng)專利和具低紋波輸入和輸出的升壓-降壓型 LED 驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)器的優(yōu)勢(shì)。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(shì)，尤其是驅(qū)動(dòng)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(dòng)器的同步升壓和降壓型升壓-降壓 LED 驅(qū)動(dòng)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(dòng)器的器件。