多功能LED驱动器可使用高于或低于LED灯串电平的输入电压

Victor Khasiev ADI 高级应用工程师

简介

LTM8042是µModule® LED驱动器，能够支持具有高达1 A电流和3000:1调光比的LED。它工作的输入电压范围为3 V至30 V，频率范围可达到250 kHz至2 MHz，因此可广泛运用于扫描仪、汽车和航空照明等多种领域。

LTM8042可轻松配置为三种拓扑（升压、降压和降压-升压），能够满足多种特定应用需求。升压拓扑适用于低输入电压和高灯串电压，降压拓扑则更适用于高输入电压和低灯串电压。降压-升压拓扑用于电压可能低于或高于LED灯串的宽输入范围。本文介绍如何选择合适的拓扑及其相应的连接。

升压LED驱动器

LED驱动器最常用的拓扑是升压应用，它可能用于VIN 《 VF的12 V输入电源轨供电的LED阵列。图1所示为LTM8042升压解决方案，图2所示为方框图。输入电压连接到BSTIN/BKLED–终端，LED灯串的阴极连接到GND。当晶体管Q导通时，电流在电感L中积聚。一旦Q关断，L上的电压就会改变极性，电感电流开始流向输出滤波电容C2。LED调光在PWM部分实施，这调节了占空比，乃至平均LED电流（由电阻RCLR设置）。电容C1是输入电压滤波器。

图1.LTM8042驱动四个LED，其中VIN = 5.75 V至10.25 V，IOUT = 0.5 A。

图2.升压配置中的LTM8042方框图连接。

降压LED驱动器

降压拓扑用于相对较高的输入电压，如汽车和工业24 V电源轨。图3显示了VIN 》 VF配置的方框图。输入电压连接到BSTOUT/BKIN终端，LED阴极连接到BSTIN/BKLED–终端。当晶体管Q导通时，电流从输入端流过LED灯串和电感L直到GND。一旦Q关断，L上的电压就会改变极性，二极管D会正偏，从而将LED阴极拉到输入电压电平以下，在LED灯串中提供设定的电流值。C5为该拓扑创建输出滤波器。

图3.降压配置中的LTM8042方框图连接。

降压-升压LED驱动器

在许多商用、电池和太阳能供电应用中，输入电压变化范围很广。在这些情况下，最合适使用图4所示的降压-升压拓扑。输入电压和LED阴极连接到BSTIN/BKLED–终端。当晶体管Q导通时，电流在电感L中积聚。一旦Q关断，L上的电压就会改变极性，使二极管D正偏，同时电压攀升超过输入电平。PWM使流经LED和C5的电流保持在设定值不变，C2充当输出滤波器。LED灯串电压VF可以低于或高于VIN。

图4.降压-升压配置中的LTM8042方框图连接。

三个拓扑的测试结果

三个拓扑均使用LTM8042的DC1511演示电路测试 — 在所有情况下使用相同的LED灯串、输出电流和开关频率。为了确保三种设置的偏置功耗都相同，还提供了相同的VCC（如图1所示）。在大多数情况下，VCC引脚可连接至VIN。图5所示为产生的效率曲线。这三个拓扑还可在LTspice®环境中建模，与LTM8042有关的仿真文件可在数据手册中找到。

图5.LTM8042的升压、降压和降压-升压配置效率。

结论

LTM8042是一种多功能、高效的LED驱动器，能够在宽输入电压范围内工作，同时提供高达1 A LED灯串电流。LTM8042可轻松用作升压、降压或降压-升压驱动器，能满足多种应用的需求。

作者简介

Victor Khasiev是ADI公司的高级应用工程师，在AC/DC和DC/DC转换的电力电子领域拥有丰富的经验。他拥有两项专利，并撰写了多篇文章。这些文章涉及ADI半导体器件在汽车和工业应用中的使用，涵盖升压、降压、SEPIC、正压至负压、负压至负压、反激式和正激式转换器、以及双向备份电源。他的专利与高效功率因数校正解决方案和先进栅极驱动器有关。Victor乐于为ADI客户提供支持：解答有关ADI产品的问题，设计和验证电源原理图，排布印刷电路板，故障排查，并参与测试最终系统。