背景信息

盡管 LED 用在很多汽車(chē)照明應(yīng)用中已經(jīng)有幾年，例如白天行車(chē)燈 (DRL)、剎車(chē)燈、轉(zhuǎn)向指示信號(hào)燈和內(nèi)部照明，但是特定于前燈的應(yīng)用依然相對(duì)較新。目前，僅少數(shù)量產(chǎn)車(chē)具備 LED 前燈，包括本田雅閣、謳歌 RLX 和 MDX、奧迪 A8 和 R8、雷克薩斯 LS600h 和 RX450h、豐田普銳斯、凱迪拉克的凱雷德以及保時(shí)捷卡宴。更多汽車(chē)平臺(tái)已經(jīng)采用了 DRL，而且其形狀常常隨不同汽車(chē)品牌而不同。一些行業(yè)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，到 2014 年，LED DRL / 前燈市場(chǎng)將超過(guò) 40 億美元，而且由于此后該市場(chǎng)繼續(xù)快速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到 2015 年將超過(guò) 80 億美元。

汽車(chē)照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)師面臨的最大挑戰(zhàn)之一是，怎樣最充分地利用最新一代高亮度 (HB) LED 的所有優(yōu)點(diǎn)。HB LED 需要一個(gè)準(zhǔn)確、高效率、能夠調(diào)光的 DC 電流源，而且必須包括保護(hù)功能。此外，這類(lèi) LED 驅(qū)動(dòng)器 IC 還必須設(shè)計(jì)為，能夠在各種環(huán)境和電氣條件下滿(mǎn)足這些要求。因此，電源解決方案必須效率非常高、噪聲很低、功能強(qiáng)大且可靠性高，同時(shí)還要緊湊和經(jīng)濟(jì)實(shí)惠?？梢哉f(shuō)，就驅(qū)動(dòng) HB LED 而言，要求最苛刻的應(yīng)用是汽車(chē)前向照明應(yīng)用，即 DRL 和前燈應(yīng)用，因?yàn)檫@兩種應(yīng)用處于最嚴(yán)酷的汽車(chē)電氣環(huán)境中，必須提供很大的功率，一般在 15W 至 75W 之間，而且必須放入空間非常受限的外殼中，滿(mǎn)足所有這一切要求的同時(shí)，還要保持富有吸引力的成本結(jié)構(gòu)。

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設(shè)計(jì)參數(shù)

汽車(chē) LED 驅(qū)動(dòng)器必須緊湊、高效率，且支持無(wú)閃爍 PWM 調(diào)光。這些驅(qū)動(dòng)器不能在 AM 收音機(jī)頻段及該頻段周?chē)a(chǎn)生很大的傳導(dǎo) EMI。不幸的是，大功率開(kāi)關(guān)模式電源本質(zhì)上不是低 EMI 的，恒定開(kāi)關(guān)頻率在一些頻點(diǎn)上產(chǎn)生極大的 EMI 分量，包括電源的基本工作頻率及其諧波。但這些不好的東西總會(huì)落入 AM 頻段。

最大限度地減小 EMI 峰值的一種方法是，通過(guò)采用擴(kuò)展頻譜切換，允許開(kāi)關(guān)模式電源 (SMPS) 的工作頻率覆蓋一系列頻率值。希望擴(kuò)展頻譜切換起到的作用是，壓低可能出現(xiàn)在 SMPS 基本工作頻率及其諧波上的 EMI 峰值，將 EMI 能量擴(kuò)展到一系列頻率范圍上。

LED 驅(qū)動(dòng)器 SPMS 有一個(gè)額外的要求：頻率擴(kuò)展還要與 PWM 調(diào)光 (亮度控制) 信號(hào)頻率同步，以確保不產(chǎn)生 LED 閃爍。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，LT3795 自己產(chǎn)生擴(kuò)展頻譜斜坡信號(hào)，并運(yùn)用一項(xiàng)正在申請(qǐng)專(zhuān)利的技術(shù)，讓該信號(hào)與較低頻率的 PWM 調(diào)光輸入取得頻率一致。這樣一來(lái)，甚至在最高 PWM 調(diào)光比時(shí)，也能消除擴(kuò)展頻譜信號(hào)與 PWM 信號(hào)相結(jié)合以使 LED 產(chǎn)生可見(jiàn)閃爍的可能性。

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大功率汽車(chē) LED 驅(qū)動(dòng)器

LT3795 是一款大功率 LED 驅(qū)動(dòng)器，采用與 LT3756 / LT3796 系列同樣的高性能 PWM 調(diào)光方法，但增加了內(nèi)部產(chǎn)生擴(kuò)展頻譜斜坡信號(hào)的功能，以降低 EMI。LT3795 是一款單開(kāi)關(guān)控制器 IC，輸入范圍為 4.5V 至 110V，輸出范圍為 0V 至 110V，可配置為升壓模式、SEPIC、降壓-升壓模式或降壓模式 LED 驅(qū)動(dòng)器。該器件具備 100kHz 至 1MHz 開(kāi)關(guān)頻率范圍、LED 開(kāi)路保護(hù)和短路保護(hù)，還可以作為具備電流限制的恒定電壓穩(wěn)壓器工作，或者作為恒定電流 SLA 電池或超級(jí)電容器充電器使用。

LT3795 自己產(chǎn)生擴(kuò)展頻譜斜坡信號(hào)，并運(yùn)用正在申請(qǐng)專(zhuān)利的技術(shù)，使該信號(hào)與較低頻率 PWM 調(diào)光輸入取得頻率一致。這樣一來(lái)，即使在最高 PWM 調(diào)光比時(shí)，擴(kuò)展頻譜信號(hào)也不可能與 PWM 信號(hào)相結(jié)合、使 LED 產(chǎn)生可見(jiàn)閃爍了。

圖 1 所示是效率高達(dá) 92%、80V、400mA、300kHz 至 450kHz 汽車(chē) LED 前燈驅(qū)動(dòng)器，該驅(qū)動(dòng)器具備擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制和短路保護(hù)。DRL 應(yīng)用看起來(lái)幾乎是相同的，但是最大 LED 電流要求接近 200mA。

圖 1：80V、400mA 汽車(chē) LED 驅(qū)動(dòng)器具備內(nèi)部擴(kuò)展頻譜功能以降低 EMI

內(nèi)部擴(kuò)展頻譜可減輕 EMI 問(wèn)題

與很多大功率 LED 驅(qū)動(dòng)器不同，LT3795 自己產(chǎn)生擴(kuò)展頻譜斜坡信號(hào)，以產(chǎn)生比所設(shè)定開(kāi)關(guān)頻率低 30% 的開(kāi)關(guān)頻率調(diào)制。這降低了其傳導(dǎo)的 EMI 峰值，減少了對(duì)昂貴和笨重的 EMI 輸入濾波電容器和電感器的需求。

運(yùn)用內(nèi)部或單獨(dú)的擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘產(chǎn)生 LED 驅(qū)動(dòng)器的開(kāi)關(guān)頻率，可能在 PWM 調(diào)光時(shí)產(chǎn)生可見(jiàn)閃爍，因?yàn)閿U(kuò)展頻譜頻率變化與 PWM 周期是不同步的。由于這個(gè)原因，在很多高端 LED 驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展頻譜并非微不足道的任務(wù)。如果沒(méi)有擴(kuò)展頻譜，設(shè)計(jì)師就必須依靠笨重的 EMI 濾波器、采用降低開(kāi)關(guān)邊沿的柵極電阻 (這會(huì)降低效率) 以及在開(kāi)關(guān)及箝位二極管上安裝減震器。