因為可滿(mǎn)足燈組中每個(gè)燈串之功率和功能要求的驅動(dòng)器必須接受相對較寬的電池電壓范圍，并采用一種升降壓拓撲將其轉換為各種各樣的燈串電壓——它必須具有小巧和通用的特點(diǎn)，以便容易地安裝到燈組十分受限的空間之中，并產(chǎn)生極低的 EMI，從而盡量地減少研發(fā)工作量并免除增設昂貴 EMI 金屬屏蔽外殼的需要。而且，它還應該是高效率的。

 

Power by Linear™ LT8391A 2MHz 升降壓型控制器在滿(mǎn)足所有上述要求方面具有獨特性，可驅動(dòng)整個(gè)車(chē)前燈組，而且還是僅采用單個(gè)控制器。

 

具低EMI的LT8391A 2MHZ同步控制器

 

LT8391A 是同類(lèi)產(chǎn)品中首個(gè)用于 LED 電流調節的 2MHz 升降壓型控制器。LT8391A 非常高的 2MHz 開(kāi)關(guān)頻率允許使用單個(gè)小電感器，并實(shí)現面向高功率 LED 應用的小巧總解決方案尺寸。與那些將電源開(kāi)關(guān)內置在 IC 封裝之中的單片式轉換器不同，諸如 LT8391A 等控制器能夠以高得多的峰值電流（比如 10A）驅動(dòng)外部電源開(kāi)關(guān)。這種峰值電流將會(huì )燒毀典型集成化轉換器的小型 IC 封裝。相比之下，采用外部 3mm × 3mm 同步 MOSFET 的控制器則能提供高得多的功率。這些 MOSFET 可與熱環(huán)路電容器一起布置在狹小的空間以實(shí)現非常低的 EMI。這種獨特的峰值開(kāi)關(guān)電流檢測放大器架構把檢測電阻器布設在功率電感器的旁邊（位于至關(guān)緊要的輸入和輸出熱環(huán)路的外部），這也降低了 EMI?？蛇x的擴展頻譜頻率調制 (SSFM) 進(jìn)一步降低了該控制器的 EMI。

 

圖 1 中的 2MHz LT8391A 16V、1.5A (24W) 升降壓型 LED 驅動(dòng)器擁有高達 93% 的效率，其采用了 EMI 濾波器和柵極電阻器，如圖 2 所示。當去掉可選的 EMI 組件后，效率可提高 1%–2%。這款設計采用小型 3mm × 3mm MOSFET 和單個(gè)高功率電感器，即使在 24W 功耗條件下，該轉換器的溫升也是很低的。在 12V 輸入時(shí)，所有組件在室溫基礎上的溫升均不超過(guò) 25°C。在 6V 輸入時(shí)，在采用標準的 4 層 PCB 且沒(méi)有散熱器或冷卻氣流的情況下，最熱組件的溫升小于 50°C。當面對低至 4.3V 的輸入瞬變時(shí)，該轉換器可在 24W滿(mǎn)負載條件下持續運行；或者通過(guò)模擬或 PWM 調光減小負載電流（當輸入長(cháng)時(shí)間下降時(shí)）。8A–10A 檢測電阻器使得可在低 VIN 條件下提供該高功率。

 

圖 1：LT8391A 2MHz 16V、1.5A 汽車(chē)升降壓型 LED 驅動(dòng)器達到 CISPR 25 Class 5 EMI 規格要求

 

圖 2：圖 1 所示 LED 驅動(dòng)器解決方案的效率。采用 16V、1.5A 演示電路 DC2575A LED 驅動(dòng)器所做的測量（帶和不帶可選的 EMI 組件）

 

LT8391A 具備最新的 PWM 調光特性和開(kāi)路 LED 故障保護功能。這款同步升降壓型控制器可調節流過(guò)一串 LED 的電流，這些 LED 的電壓可能位于（也可能不位于）輸入電壓范圍（例如：9V–16V 汽車(chē)電池或 18V–32V 貨車(chē)電池）之內。它可在低至 4.0V 的冷車(chē)發(fā)動(dòng)輸入情況下運行，并能承受高達 60V 的輸入瞬態(tài)電壓。LT8391A 在 120Hz 提供高達 2000:1 PWM 調光比，而且它能夠使用其內部PWM 調光信號發(fā)生器（無(wú)需從外部提供的 PWM 時(shí)鐘）以實(shí)現高達 128:1 的準確調光比。

 

針對汽車(chē)應用的 CISPR 25 EMI 規格

 

圖 1 中所示的 2MHz LT8391A LED 驅動(dòng)器專(zhuān)為汽車(chē)前照燈而設計。它采用 AEC-Q100 組件并滿(mǎn)足 CISPR 25 Class 5 輻射 EMI 標準。擴展頻譜頻率調制 (SSFM) 降低了 EMI，而且還在執行 PWM 調光的同時(shí)無(wú)閃爍地運行，如圖 7 所示。其小型電感器以及特別小的輸入和輸出 EMI 濾波器突顯了 LT8391A 的小尺寸。對于 2MHz 轉換器而言，不需要使用大型 LC 濾波器，而是僅采用了小的鐵氧體磁珠以降低高頻 EMI。

 

汽車(chē) EMI 要求不容易通過(guò)高功率轉換器得到滿(mǎn)足。布設在大面積PCB 上且靠近大電容器的高功率開(kāi)關(guān)和電感器會(huì )形成不希望有的熱環(huán)路，特別是在包括一個(gè)大檢測電阻器的時(shí)候。獨特的 LT8391A升降壓型架構將檢測電阻器從降壓和升壓開(kāi)關(guān)對熱環(huán)路中去除，因而實(shí)現了低 EMI。

 

圖 3 和圖 4 給出了圖 1 所示 24W LED 驅動(dòng)器的實(shí)測 EMI。盡管該控制器具有 2MHz 工作頻率和 24W 功率，但是這款升降壓型 LED 驅動(dòng)器仍然達到 CISPR 25 Class 5 輻射和傳導 EMI 規格要求。Class 5 規格是大多數汽車(chē) EMI 測試的最嚴格要求和目標。不能達到 Class 5 EMI 規格要求的轉換器要么在設計時(shí)置于汽車(chē)電路之外，要么就必須裝入大的金屬材料 EMI 屏蔽罩內。雖然屏蔽罩體積龐大并不會(huì )產(chǎn)生裝配問(wèn)題，但是增設屏蔽罩所花費的成本卻是昂貴的。

 

圖 3：LT8391A 演示電路 DC2575A 達到 CISPR 25 Class 5 汽車(chē)輻射 EMI 規格要求

 

圖 4：LT8391A 演示電路 DC2575A 達到 CISPR 25 Class 5 汽車(chē)傳導 EMI 規格要求

 

面向多光束LED燈應用的升降壓

 

LED 車(chē)前燈組可以是兼具創(chuàng )新性和藝術(shù)創(chuàng )意的。遠光燈和近光燈可以與時(shí)髦漂亮和獨具特色的晝間行駛燈 (DRL)"包裹"在一起。因為晝間行駛燈僅在遠光燈和近光燈關(guān)閉時(shí)才會(huì )需要，故可使用單個(gè) LED 驅動(dòng)器給遠光和近光 LED 或晝間行駛燈供電。只有在 LED 驅動(dòng)器具有靈活的輸入至輸出比、而且能對輸入至輸出電壓進(jìn)行升壓和降壓的情況下，這種做法才會(huì )奏效。升降壓型設計可滿(mǎn)足該要求。

 

圖 5 中的多光束 LT8391A 升降壓型 LED 驅動(dòng)器能夠驅動(dòng) 3V 至 34V的 LED 燈串電壓。這使其能驅動(dòng)一個(gè)近光燈串，并通過(guò)給近光燈串添加 LED 以創(chuàng )建一個(gè)遠光燈。這同一個(gè)驅動(dòng)器在切換之后，可驅動(dòng)一個(gè)電壓較高、但電流較低的 DRL。

 

圖 5：用于近光燈、遠光燈和 DRL 燈的 LT8391A 多光束 LED 車(chē)前燈組解決方案

 

從僅限近光燈的 LED 切換至近光 / 遠光燈組合式燈串，就不會(huì )在輸出電壓或 LED 電流上產(chǎn)生尖峰脈沖，如圖 6a 所示。LT8391A 能夠在升壓、4 開(kāi)關(guān)升降壓、和降壓工作區之間平穩地轉換。對于轉換器來(lái)說(shuō)，從 LED 數量少的燈串變更至 LED 數量多的燈串時(shí)不產(chǎn)生 LED 尖峰脈沖會(huì )是棘手的難題，然而這款多光束 LED 燈電路則能輕松地做到這一點(diǎn)。另外，從遠光燈與近光燈組合模式切換至僅限近光燈模式也是非常干凈的，未產(chǎn)生任何有害的 LED 尖峰脈沖，如圖 6b 所示。

 

圖 6：波形顯示：對于圖 5 所示的 LT8391A 多光束 LED 燈應用電路，在遠光燈 + 近光燈、近光燈和 DRL LED 燈串之間可實(shí)現平穩的切換

 

當切換至 DRL 燈串或從 DRL 燈串切換至其他燈串時(shí)，情況同樣如此。圖 6c 示出了怎樣關(guān)閉近光燈并平穩地將 DRL 連接至輸出電容器。甚至當 LED 電流從 1A（遠光燈和近光燈）變至 700mA（含 8 個(gè) LED 的 DRL）時(shí)也未發(fā)生任何問(wèn)題。還可以添加其他的飾物 LED 或信號 LED，而且可使 DRL 閃爍以作為信號燈。圖 6d 示出了怎樣利用內部設定的 PWM 發(fā)生器對 DRL 進(jìn)行 PWM 調光，然后當黑暗降臨時(shí)平穩地切換至近光燈。

 

汽車(chē)環(huán)境需要能夠在出現 LED 短路和開(kāi)路情況時(shí)正常工作的強大解決方案。LED 短路和開(kāi)路情況利用圖 6 所示的多光束 LED 燈解決方案安全地處理，并通過(guò)轉換器的故障標記進(jìn)行報告。

 

FE 和 QFN 封裝適合狹小緊湊的安放設計空間

 

LT8391A 可提供 4mm × 5mm 28 引線(xiàn) QFN 封裝（對于小尺寸應用要求）和 28 引線(xiàn) TSSOP FE 封裝（針對汽車(chē)設計）。這兩種封裝均具有耐熱性能增強型 GND 焊盤(pán)，以利于消散內部 INTVCC LDO 因較高電壓所產(chǎn)生的功耗。

 

這些轉換器的內部 LDO INTVCC 穩壓器能夠以 2MHz 頻率和大約 15nC 柵極電荷驅動(dòng) 4 個(gè)同步 MOSFET。圖 7 示出了 LT8391A FE2MHz 16V、1.5A 演示電路（DC2575A，基于圖 1 所示的設計） 的小尺寸。對于該高功率的通用型應用，僅需要單個(gè) 5mm × 5mm電感器。

 

圖 7：緊湊型解決方案：采用 LT8391A 的 2MHz 演示電路 DC2575A 以1.5A 驅動(dòng) 16V LED

 

圖 8：采用內部和外部 PWM 選項的 PWM 調光；分別為 1% 和 0.05%

 

結論

 

LT8391A 2MHz、60V 升降壓型 LED 驅動(dòng)器控制器可為汽車(chē)前照燈中的 LED 燈串供電。該器件的特點(diǎn)包括其低 EMI 四開(kāi)關(guān)架構和擴展頻譜頻率調制功能，用于滿(mǎn)足 CISPR 25 Class 5 EMI 規格要求。獨特的高開(kāi)關(guān)頻率允許其在高于 AM 頻段的頻率條件下工作，因而所需的 EMI 濾波非常之少。其小尺寸和通用性使之能夠在具有各種電壓和電流的車(chē)前燈組 LED 燈串中使用。

 

 

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