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，電源轉換穩(wěn)壓器的設計通常是一項艱巨而復雜的任務。本文旨在通過解釋用于 LED 驅動器的不同開關拓撲的優(yōu)勢、權衡和應用來簡化選擇過程。

LED 不同于傳統(tǒng)的電發(fā)光燈絲或氣體組件。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以及 IR 和 UV 的特定顏色的光。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 可以消除單個組件的故障。

由于它們的多功能性，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 負載不同于電力系統(tǒng)的傳統(tǒng)負載。LED 僅依靠通過半導體結的精確調(diào)節(jié)電流來產(chǎn)生光，其中端子與系統(tǒng)接地（或汽車系統(tǒng)中的底盤）的相對電壓是不相關的。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整個系統(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（降壓）轉換器

降壓（或降壓）LED 驅動器從高于 LED 串總電壓的電壓調(diào)節(jié) LED 串中的電流。降壓 LED 驅動器可以安全地短接到系統(tǒng)地，從而使它們都具有本質安全性。它們可以具有底盤返回功能（一根電源線），并且可以很容易地適應矩陣或動畫應用。圖 1 和圖 2 中的示例示意圖顯示了基本系統(tǒng)圖，其中控制器調(diào)制高側開關以進行電流控制。

圖 1：降壓轉換器

在降壓 LED 驅動器中尋找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)的高效率、整個模擬調(diào)光范圍內(nèi)的高精度，以及為了出色的 EMI，適當設計的擴頻頻率調(diào)制。

表 1：使用降壓轉換器作為 LED 驅動器的優(yōu)勢和權衡

升壓（升壓）轉換器

升壓（或升壓）LED 驅動器從低于 LED 串總電壓的電壓調(diào)節(jié) LED 串中的電流。這在許多汽車系統(tǒng)中很有用，在這些系統(tǒng)中，許多 LED 需要在單個燈串中導通。典型的 12V 汽車系統(tǒng)的工作電壓范圍為 6V 至 18V，要求 LED 驅動器運行至 6V，從而為 LED 提供較大的升壓比以保持發(fā)光。圖 3 和圖 4 中的示例示意圖顯示了基本系統(tǒng)圖，其中控制器調(diào)制低側開關以進行電流控制。

圖 2：降壓轉換器示例 — LT3932

圖 3：升壓轉換器

圖 4：升壓轉換器示例 — LT8356-1

表 2：使用升壓轉換器作為 LED 驅動器的優(yōu)勢和權衡

使用升壓轉換器進行升壓降壓

一些升壓（或升壓）LED 驅動器可以配置為將 LED 陰極返回到電源。這種配置稱為降壓-升壓?？傒敵鲭妷簽?V IN (V BATTERY )，它被添加到 LED 燈串的總電壓中。這種拓撲的好處是能夠驅動高于、低于或等于電源電壓的 LED 燈串。這種拓撲結構的限制僅受轉換器的限制——低端受控制器 IC 的最小電源電壓限制，高端受控制器 IC 的最大輸出電壓限制。

圖 5：升壓-降壓轉換器

圖 6：升壓-降壓轉換器示例 — LT8386

表 3：使用升壓-降壓轉換器作為 LED 驅動器的優(yōu)勢和權衡

使用升壓轉換器的降壓模式

一些升壓（或升壓）LED 驅動器可以配置為從電源降壓（而不是像標準降壓那樣以地為參考），從而創(chuàng)建降壓模式配置。這種配置與降壓具有相同的限制，其中 LED 串的總電壓必須小于輸入電源。

圖 7：降壓模式轉換器

圖 8：降壓模式轉換器示例 — LT3756-2

表 4：使用降壓模式轉換器作為 LED 驅動器的優(yōu)勢和權衡

降壓-升壓轉換器

降壓-升壓 LED 驅動器通過高于或低于 LED 串總電壓的電源調(diào)節(jié) LED 電流。轉換器在降壓模式下調(diào)制連接到輸入電壓的高側開關，在升壓模式下調(diào)制輸出側的低側開關。這種拓撲結構是最復雜的，但也是最靈活的。V IN和 V OUT范圍僅受控制器 IC 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-升壓轉換器示例 — LT8391

表 5：使用升降壓轉換器作為 LED 驅動器的優(yōu)勢和權衡

結論

汽車 LED 照明系統(tǒng)可以通過多種不同方式使用開關穩(wěn)壓器進行驅動。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。