降压-升压LED驱动器具有内部PWM调光和无闪烁扩频功能

四开关转换器将两个转换器（降压转换器和升压转换器）组合成单个转换器，具有减小解决方案尺寸和成本的明显优势，以及相对较高的转换效率。高性能 4 开关转换器具有精心设计的控制方案。例如，为了获得最高效率，当只需要升压或降压转换时，4开关转换器应仅使用两个开关工作，但将所有四个开关作为V在方法五外.设计良好的降压-升压转换器考虑到组合三个控制环路（2 开关升压、2 开关降压和 4 开关操作）的挑战，可在三个工作区域（升压、降压和降压-升压）之间平稳转换。

LT8391 60V 4 开关降压-升压型 LED 驱动器专为驱动高功率 LED 而设计，并在 2 开关升压、4 开关降压-升压和 2 开关降压工作区域之间完美转换。

正在申请专利的4开关降压-升压电流检测电阻控制方案提供了一种简单而精湛的方法，使IC能够利用单个检测电阻在所有工作区域以峰值电流模式控制运行。它还允许IC在正常负载条件下以CCM工作模式运行，在轻负载条件下以DCM工作模式运行，同时保持逐周期峰值电感器电流控制并防止负电流。

这款新一代降压-升压 LED 驱动器具有扩频频率调制和内部生成的 PWM 调光功能。这两种特性协同工作 — LT8391 支持具有内部或外部 PWM 调光的无闪烁 PWM 调光，即使在扩频开启时也是如此 （技术正在申请中）。

98% 效率、50W 同步降压-升压 LED 驱动器

图 8391 中的 LT1 高功率降压-升压型 LED 驱动器可在宽输入电压范围内驱动 25V 的 LED/2A。60V 降压-升压转换器可在低至 4V 输入电压下工作。当输入电压较低时，输入和峰值开关电流可能被推高。当 V在当下降到足以达到峰值电感电流限值时，IC可以保持稳定性并调节其峰值电流限值，尽管输出功率降低，如图2所示。从系统设计的角度来看，这是有利的：通过低V骑行在降低输出亮度的冷启动条件是提高电流限制以及调整电感、成本、电路板空间和输入电流的受欢迎的替代方案，只是为了在瞬态低V期间保持灯的全亮度在条件。

图1.LT8391 4V–60V 4开关同步降压-升压型LED驱动器以高达25%的效率为一个2V、50A （98W）LED串供电。

图 50 中 1W LED 驱动器的最高点效率高达 98%（图 2）。在 9V 至 16V 的典型汽车电池输入范围内，转换器的工作效率在 95% 至 97% 之间。

图2.图 50 中 1W LED 驱动器的效率和 LED 电流与输入电压的关系。效率峰值为98%，在典型的95V–97V汽车输入范围内，与该峰值相差不远，范围为9%至16%。另显示，LT8391 峰值电感器电流限值可在低 V 电压下降低输出功率的情况下保持稳定的输出在.

采用高功率MOSFET和单个高功率电感器时，该转换器的温升很低，即使在50W时也是如此。在 12V 输入电压下，没有元件比室温升高超过 25ºC，如图 3 中的热扫描所示。在 6V 输入时，使用标准 50 层 PCB 且无散热器或气流时，最热组件的升温低于 4ºC。有增加功率输出的空间;使用单级转换器可以实现数百瓦的功率。

图3.图1中降压-升压LED驱动器的热成像显示，在宽范围V下温升得到很好的控制在.

50W LED驱动器可在1000Hz下实现1：120 PWM调光，无闪烁。高端 PWM TG MOSFET 为输出端的接地 LED 串提供 PWM 调光。作为奖励，它在短路故障期间充当过流断开。PWM 输入引脚兼作用于外部 PWM 调光的标准逻辑电平 PWM 输入波形接收器，并兼作确定内部产生的 PWM 占空比的新型模拟输入。

内部生成的 PWM 调光

LT8391 具有两种形式的 PWM 调光：标准外部 PWM 调光和内部生成的 PWM 调光。LT8391 独特的内部 PWM 调光功能免除了增设外部组件（如时钟器件和微控制器）的需要，因此能够以高达 128：1 的比率产生高精度 PWM 调光亮度控制。

IC内部产生的PWM频率（如200Hz）由RP引脚上的电阻器设定。PWM 引脚上的电压设置在 1.0V 至 2.0V 之间，决定了内部发生器的 PWM 调光占空比，以实现精确的亮度控制。内部调光的占空比被选为128级之一，内部迟滞可防止占空比颤振。内部生成的PWM调光精度优于±1%，在升压、降压和降压-升压工作区域保持不变。

图4.LED 电流对 CTRL 引脚驱动的 1A 至 2A 具有稳定的响应。

扩频降低 EMI

扩频频率调制可降低开关稳压器中的 EMI。虽然开关频率通常选择在AM频段（530kHz至1.8MHz）之外，但未增强的开关谐波仍可能违反AM频段内严格的汽车峰值和平均EMI要求。在 400kHz 开关模式电源中添加扩频可以显著降低 AM 频段和其他区域（如中波和短波无线电频段）内大功率前照灯驱动器的 EMI。

激活后，SSFM 将 LT8391 的 50W LED 驱动器 EMI 降至 AM 频段 CISPR25 的峰值和平均 EMI 要求以下（参见图 5）。平均EMI的要求更为困难，比峰值限值低20dBμV。因此，LT8391的新型SSFM比峰值EMI更能降低平均EMI。您可以看到，平均EMI降低了18dBμV或更多，而峰值EMI仍降低了约5dBμV。扩频在限制转换器对其他EMI敏感型汽车电子设备（如无线电和通信）的影响方面非常有用。

图5.扩频频率调制 （SSFM） 将 LT8391 峰值和平均 EMI 降低到 CISPR25 限值以下。平均 EMI 比采用 LT8391 SSFM 的峰值 EMI 降低得更大。

在某些转换器中，扩频和无闪烁的LED PWM调光不能很好地协同工作。SSFM是开关频率变化的来源，在外界看来可能像噪声一样，以分散EMI能量，涂抹非扩散峰值，但它可以与PWM调光配合使用，实现无闪烁操作。凌力尔特正在申请专利的 PWM 调光和扩频操作旨在同时运行这两种功能，即使在高调光比下也能实现无闪烁操作。在采用外部PWM进行1000：1 PWM调光和128：1内部生成PWM时，扩频继续以无闪烁LED电流工作，如图6的无限持续示波器照片所示。

图6.无限持久示波器迹线显示 PWM 调光和 SSFM 协同工作，通过外部和内部生成的 PWM 调光实现无闪烁亮度控制。

QFN 封装和双封装 MOSFET，适用于紧凑型降压-升压解决方案

LT8391 提供两种封装类型：一种 28 引脚引线 FE 封装，以及一种较小的 4mm × 5mm QFN。需要获得用于板载测试和制造协议的引脚的设计人员可能更喜欢 28 引脚 FE 封装，但其他人会对 QFN 的小尺寸感到满意。那些空间受限的器件可以将 QFN 与一组 3mm × 3mm 或 5mm × 5mm 双封装 MOSFET 配对。同步降压-升压控制器不需要大量的电路板空间——当选择双封装MOSFET来实现非常小的PCB占板面积时，可以在整个主要汽车范围内实现非常高的效率。

图 4 所示的 60V 至 16V 输入和 1V、7A 降压-升压 LED 驱动器使用两个这样的双封装 MOSFET 和 QFN LT8391，实现了超过 95% 的峰值效率。节省的空间如图 8 所示。

图7.紧凑型解决方案，采用 QFN 封装 LT8391 和双封装 MOSFET。这款 4V–60V 输入、4 开关降压-升压转换器以最小的电路板空间和高效率为 12V–16V/1W LED 供电。

图8.图6所示的紧凑型解决方案与图1所示解决方案的比较。紧凑的解决方案具有 5mm × 5mm 和 3mm × 3mm 双封装 MOSFET，可减小这款 4 开关同步降压-升压转换器的电路板空间。

双封装MOSFET在高和低输入电压工作条件下仅承受15°C的温升，如图9所示。双封装 MOSFET 可处理 12V、2A+ （25W） 负载，同时保持高效率。为了进一步减小解决方案尺寸，可在两个位置使用更小的 3mm × 3mm 双 MOSFET 封装。对于稍高的额定功率或适应更高的电压，较大的 5mm × 5mm 封装可用于双通道 MOSFET。

图9.图6中的紧凑型系统在低电压和高电压下双通道MOSFET的温升仅为15°在.

用于 SLA 电池充电器的恒流、恒压和 C/10 标志

LED驱动器的恒流和恒压能力使其适合用作电池充电器，特别是当驱动器还具有C/10检测和报告功能时。LT10 中的 C/8391 检测可切换 FAULT 引脚的状态，并可用于在充电电流下降时将 SLA 电池的稳压充电电压更改为不同的稳压浮动电压。

图 8391 所示基于 LT7 的 8.10A SLA 电池充电器具有 97% 的峰值效率（图 11），并支持所有三个工作区域（升压、降压和降压-升压）的恒流充电、恒压充电和浮动电压维持。

图 10.7.8A 密封铅酸 （SLA） 降压-升压电池充电器，具有高效率、四个小型 3mm x 3mm MOSFET 以及充电和浮动电压调节功能。

图 11.SLA 电池充电器的效率。

该充电器可处理短路、电池断开并防止电池电流反转。DCM 操作和新颖的峰值电感器检测电阻设计可始终检测峰值电流，并防止电流反向流过电感器和开关——这是一些使用强制连续操作的 4 开关降压-升压电池充电器的潜在缺陷。

图12所示的充电曲线显示了该降压-升压SLA电池充电器的7.8A恒流充电状态、恒压充电状态和低电流浮充状态。图 13 显示了以各种 V 运行的充电器的热扫描在.

图 12.LT8391 SLA 电池充电器的三种充电状态包括恒流充电、恒压充电和浮动电压调节。

图 13.SLA 电池充电器的热性能。

采用大功率交流 LED 建筑照明实现绿色环保

用于新建筑物和结构的大功率LED照明设计既环保又坚固。凭借极低的故障率和更换率，LED 可提供出色的颜色和亮度控制，同时减少危险废物并提高能源效率。通常配备 24VAC 变压器的卤素灯可以使用 LT8391 被更高效的交流 LED 照明所取代。

图 84 中的 14W AC LED 照明转换器在 15Hz 交流电流峰值高达 25A 时为 120V–6V LED 供电。一个全波整流器在 LT24 的输入端将 60Hz 时的 120VAC 转换为 8391Hz 半波。四开关转换允许 LT8391 在升压、降压-升压和降压工作区域之间移动，并在输入端调节一个具有高功率因数的 AC LED 输出。图15中的波形显示了98%的功率因数，同时在非常高的功率下保持了93%的效率。图16中的热扫描显示了全波整流器。

图 14.84W，120Hz交流LED照明来自24VAC，60Hz输入，具有93%的效率和98%的功率因数，以满足新建筑照明的绿色标准。

图 15.84W、120Hz AC LED 驱动器的输入电流和电压波形显示 98% 的功率因数。

图 16.用于 4320VAC LED 照明解决方案的 LT24 理想二极管保持冷却并保持高效率;分立元件保持在55°C以下。

结论

LT8391 60V 4 开关同步降压-升压型 LED 驱动器可为大型、高功率 LED 灯串供电，并可用于紧凑、高效的设计。它具有扩频频率调制功能，可实现低 EMI 和无闪烁的外部和内部 PWM 调光。同步开关通过其宽输入电压范围提供高效率，但它在轻负载下也具有 DCM 操作功能，以防止反向电流并保持高效率。恒定电流和恒定电压操作与其 C/10 检测相结合，使 LT8391 适合于具有充电和浮动电压端接的高功率 SLA 电池充电器应用。

审核编辑：郭婷