在許多系統(tǒng)中（包括部署在汽車供電系統(tǒng)中的無數(shù)穩(wěn)壓器），功率轉換穩(wěn)壓器的設計通常是一項困難而復雜的任務。本文旨在通過解釋用于LED驅動器的不同開關拓撲的優(yōu)點、權衡和應用來簡化選擇過程。

LED不同于傳統(tǒng)的電光產(chǎn)生燈絲或氣體成分。利用特定的半導體結，LED制造商可以產(chǎn)生跨越整個可見光范圍的特定顏色的光，以及紅外和紫外線。在汽車應用中，LED可以提高白天和夜間駕駛場景的安全性。提高效率可以延長電動汽車的電池壽命，單個系統(tǒng)中的多個LED可以消除單個組件故障。

由于其多功能性，LED提供了以多種不同方式驅動的能力。由于LED的輸出是控制良好的光，因此LED負載不同于電源系統(tǒng)的傳統(tǒng)負載。LED僅依靠精確調(diào)節(jié)的電流通過半導體結產(chǎn)生光，其中端子與系統(tǒng)接地（或汽車系統(tǒng)中的底盤）的相對電壓無關。因此，LED系統(tǒng)可以利用開關技術提供的不同拓撲結構。

如何為汽車LED系統(tǒng)選擇正確的開關拓撲

汽車系統(tǒng)中特定開關拓撲的選擇與完整的系統(tǒng)設計有關;應考慮最小輸入電壓、最大串電壓、機箱返回能力、短路輸出能力、最大輸入電流、輸出/LED 電流和 PWM 調(diào)光。

降壓轉換器

降壓（或降壓）LED驅動器調(diào)節(jié)LED串中的電流，其電壓高于總LED串電壓。降壓 LED 驅動器可以安全地短路到系統(tǒng)地，使其本質安全。它們可以具有底盤返回功能（一根電線供電），并且可以輕松適應矩陣或動畫應用。圖1和圖2所示為控制器調(diào)制高邊開關以進行電流控制的基本系統(tǒng)圖。

圖1.降壓轉換器。

降壓型LED驅動器需要注意的幾個關鍵特性是固定頻率操作、通過出色的開關控制和低電阻開關實現(xiàn)高效率、整個模擬調(diào)光范圍內(nèi)的高精度，以及為實現(xiàn)出色的EMI而正確設計的擴頻頻率調(diào)制。

升壓轉換器

升壓（或升壓）LED 驅動器將 LED 串中的電流調(diào)節(jié)到低于總 LED 串電壓的電壓。這在許多汽車系統(tǒng)中非常有用，其中許多LED需要在單個燈串中導通。典型的12 V汽車系統(tǒng)的工作電壓范圍為6 V至18 V，要求LED驅動器運行電壓低至6 V，從而為LED保持亮起提供較大的升壓比。圖3和圖4所示的示例原理圖顯示了控制器調(diào)制低邊開關以進行電流控制的基本系統(tǒng)圖。

圖2.降壓轉換器示例：

LT3932

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圖3.升壓轉換器。

圖4.升壓轉換器示例：

LT8356-1

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使用升壓轉換器的升壓-降壓

某些升壓（或升壓）LED驅動器可能配置為將LED陰極返回到電源。此配置稱為降壓-升壓。總輸出電壓為 V在（五電池），將其添加到總 LED 燈串電壓中。這種拓撲的優(yōu)點是能夠驅動更高、更低或等于電源電壓的LED串。這種拓撲的局限性僅受轉換器的限制——低端是控制器IC的最小電源電壓，高端是控制器IC的最大輸出電壓。

圖5.升壓-降壓轉換器。

Figure 6. Boost-buck converter:

LT8386

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Buck Mode Using a Boost Converter

Some step-up (or boost) LED drivers may be configured to step-down from the supply (rather than ground referenced, as in a standard buck)—creating a buck-mode configuration. This configuration has the same limitations as a buck, where the total LED string voltage must be less than the input supply.

圖7.降壓模式轉換器。

圖8.降壓模式示例：

LT3756-2

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降壓-升壓轉換器

降壓-升壓 LED 驅動器調(diào)節(jié)來自高于或低于總 LED 燈串電壓的電源的 LED 電流。轉換器調(diào)制降壓模式下連接到輸入電壓的高邊開關，升壓模式下調(diào)制輸出側的低邊開關。這種拓撲是最復雜的，但也是最靈活的。V在和 V外范圍僅受控制器 IC 的限制。這是矩陣應用的不錯選擇。

圖9.降壓-升壓轉換器。

圖 10.降壓-升壓示例：

LT8391

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結論

汽車LED照明系統(tǒng)可以通過多種不同的方式與開關穩(wěn)壓器一起驅動。根據(jù)應用的不同，開關拓撲和配置的選擇使照明設計人員能夠為整個汽車的不同照明要求創(chuàng)建完整的子系統(tǒng)。為系統(tǒng)選擇正確的電源轉換開關拓撲和配置可優(yōu)化復雜性、效率、EMI 和安全性等要求。

審核編輯：郭婷