最新升压一降压型LED驱动器拓扑具低输入和低输出纹波以实现低EMI

摘要：很多汽车LED驱动器电路需要恒定电流DC/DC转换器拓扑，这种拓扑能够从输入到输出提供升压和降压。然而，这些LE

>> LED矩阵驱动器拓扑结构的研究 一种新型的低纹波DC/DC变换器电路设计 将降压调节器转换为智能可调光LED驱动器 开关电源低纹波设计研究 高频降压变换器的输出纹波分析 德州仪器推出宽泛电压输入高功率 LED 驱动器 低纹波双电池直流稳压电源设计与实现 LED驱动器测试的挑战 家装照明LED驱动器 产品汇总:LED驱动器 LED驱动器的调光技术 一种低噪高输出电压DC-DC变换器设计 电荷泵型LED驱动器的CMOS误差放大器设计 低功率LED照明趋势 智能化高集成度LED灯驱动器实现未来住宅LED照明 大功率LED驱动器设计探讨 TI新型LED驱动器简化灯泡改型设计 移动电话的闪光LED驱动器 LED驱动器IC的发展趋势 LED驱动器与功率芯片发展趋势 常见问题解答 当前所在位置：

关键词：升压降压；LED驱动器；拓扑

很多汽车LED驱动器电路都需要恒定电流DC/DC转换器拓扑，这种拓扑能够从输入到输出提供升压和降压。在常用的升压型和降压型拓扑中，产生低EMI（电磁干扰）的拓扑是设计师最想要的。非隔离式LED驱动器拓扑的选择有：面向很高功率和很高效率的4开关降压一升压型、耦合或非耦合式SEPIC、单电感器“降压一升压模式”以及正压至负压（基于降压型转换器）单电感器降压一升压型拓扑。不幸的是，这些LED驱动器选择不具备真正的低输入和低输出纹波。由于需要这样的转换器，所以人们开发了新型拓扑。

最新升压一降压型（升压然后降压的模式）浮置输出LED驱动器因为采用了面朝输入和面朝输出的电感器（或耦合绕组），所以具备低输入纹波和低输出纹波。这种拓扑在不同方面与单电感器降压一升压型模式、单开关节点SEPIC和正压版本Cuk转换器都有相像的地方，正压版本Cuk转换器也具备低输入和低输出纹波。整合的升压一降压电感器（或耦合电感器）的总体尺寸与降压一升压模式单电感器类似。输入纹波与SEPIC类似，但是输出纹波小得多。电感器尺寸与SEPIC相同，但采用了单而不是关节点（热环路更小），而且降低了复杂性，因为两个绕组之间没有耦合电容器。输入和输出纹波类似于Cuk转换器的低输入和低输出纹波（负输出），但是绕组之间仍然没有耦合电容器，而且最重要的是，无需以负压为基准的电路反馈架构。正压升压一降压型拓扑可以用现有升压型LED驱动器实现，例如凌力尔特最新推出的LT3952。

升压一降压型拓扑与浮置LED输出

最新单开关60V单片LT3952LED驱动器具4A峰值开关电流，可用作汽车升压一降压型LED驱动器，如图1所示。这款350kHz. 1A LED驱动器可为6V～18V LED供电，输入范围为9V～36V，在负载最大时效率高达90%。LT3952升压一降压型转换器之所以效率高，是因为采用了强大的内部MOS开关。不同LED串电压时的效率如图2所示。与其他LED驱动器类似，LT3952的通用低压侧单电源开关架构可用来给浮置输出升压型和降压型转换器供电，例如升压一降压型和单电感器降压一升压模式转换器。LED串没必要采用接地电压基准，因为LED输出仅是可见光。因为这个原因，所以可以使用独特的升压一降压模式和降压一升压模式浮置LED驱动器拓扑。

LT3952能够用PWM MOSFET驱动器的顶端浮置栅极“TG”引脚对浮置LED串进行PWM调光，这非常适合浮置LED负载。图1中的升压一降压型拓扑能够以300：1及更高的调光比（以120Hz频率工作）进行PWM调光。高压侧TG驱动器可以非常容易地为升压型、SEPIC、降压一升压模式、降压模式以及升压一降压型LED驱动器提供PWM调光。该驱动器甚至还提供短路保护断接功能，以针对令人极为担心的LED+至GND事故提供保护。LT3952针对升压一降压型拓扑中LED短路和开路情况提供保护，并在出现这类情况时发出报告。

升压一降压型LED驱动器拓扑在调节LED电流时，可对输入至输出电压进行升压和降压。升压一降压占空比、效率、开关电流和OUT节点电压与单电感器降压一升压模式和SEPIC均相同。以下是升压一降压型LED驱动器的一些特性。

VOUT= VIN +VLED

DC= VLED/（VIN +VLED）

Iswpk=VIN+VLED+ ILpkpk/2

ILpkpk=IL1pkpk+IL2pkpk

在12VIN至18VLED（在1A）时，低输入和低输出纹波拓扑=低EMI

在升压一降压型和单电感器降压一升压模式之间，有很多相似性。图1和图2之间不同的是输入和输出纹波。图4显示升压一降压型与降压一升压模式（分别对应图1和图2）相比，传导EMI降低了。输入和输出绕组隔离可防止输出纹波电流耦合到升压一降压型拓扑的输入电容器上，从而降低了EMI。图4的EMI曲线显示，从530kHz至1.8MHz的AM频段EMI很低，因此较少需要大型EMI输入滤波器。

图5显示了升压一降压型拓扑的另一种电路图，显示了低输入和低输出纹波通路，相比之下，SEPIC转换器没有同样的低输出纹波。无论是输入还是输出导线上的高纹波，都可能辐射并提高EMI，尤其是如果这些导线长达几米时，就像有时汽车中的导线那样。不推荐在LED驱动器的输出端采用额外的LC滤波，因为这有可能降低PWM转换速度，引起不想要的振铃，从而妨碍最佳PWM调光性能的实现。低纹波、面朝输出的电感器就像降压型拓扑一样，可实现PWM调光性能和低输出EMI的最佳组合。请注意，正压至负压单电感器降压一升压型转换器也具备低输出纹波和大带宽，但是出了名的是，其输入纹波和输出纹波会耦合到系统的大型输入电容中，从而产生大于所希望的传导EMI。

升压一降压型拓扑中的输入和输出电容器非常容易滤除等于ILpkpk/√12的三角形低纹波电流。在这种拓扑中，略大一些的电容或电感可以进一步降低EMI。在该转换器的高dl/dt热环路中，输入或输出电容器都不是至关重要的。在这种拓扑中，关键热环路仅涉及箝位二极管、OUT至GND电容器以及内部低压侧开关，如图5所示，从而简化了布局。当升压一降压型拓扑的两个电感器或绕组连到一起且LED节点连接到输入时，该升压一降压型拓扑就变回以前使用的降压一升压模式转换器了。在这种情况下，热环路电流以及输入和输出纹波电流都有可能进入输入和输出电容器，导致较高的输入和输出纹波。另一种类似的正压至负压升压一降压型拓扑

另一种正在申请专利和具低纹波输入和输出的升压一降压型LED驱动器拓扑如图6所示。LT3744正压至负压升压一降压型（升压模式然后降压）也是一款低输入和低输出纹波LED驱动器，但使用了具负压调节功能的同步降压型转换器。这种新型浮置负压输出拓扑利用了具备PWM和输出标记电平转换功能的同步降压型LT3744 LED驱动器的优势。在大多数情况下，高效率是同步开关型IC的主要优势，尤其是驱动大功率LED串时，例如图6中的3A、48W LED负载。同时具备同步升压和降压LED驱动器的同步升压和降压型升压一降压LED驱动器也可以实现高效率。

结论

凌力尔特公司正在申请专利的最新升压一降压型LED驱动器拓扑以低输入纹波和低输出纹波提供输入至LED的升压和降压。LT3952和LT3744等最新LED驱动器可用于汽车及工业应用中的简单和大功率LED串，而不会牺牲PWM调光性能，在这类应用中，大功率和低噪声至关重要。