你将学习:
- 单个LED驱动器如何支持降压、升压和降压拓扑。
- 每种拓扑类型的设计细节。
- 这些驾驶员在汽车和机器视觉设计中是如何工作的。
LED的应用范围已经扩展到从普通照明到汽车、工业和测试设备、标识板和安全设备的所有领域。因此，它扩展了LED驱动器的设计要求。工程师必须满足这些要求，高效，低噪音，在紧凑的形式因素，同时提供功能，如高调光比和先进的故障保护。
led是汽车照明的理想材料。有一个视觉上的吸引力的LED尾灯和日间运行灯。高效的LED前灯非常耐用，其使用寿命比之前那些容易烧坏的灯丝前灯长几个数量级。
驱动器需要体积小、效率高、输入输出电压范围宽，并应具有低电磁干扰、高效率和汽车环境所需的故障保护功能。控制开关边缘使led具有低电磁干扰。内置的灵活性和故障保护减少所需组件的数量，以保护短和开放的LED串。
一个灵活的LED驱动器也将支持不同的拓扑结构。一名可以在升压、降压和升压模式下操作的驾驶员，可以驾驶外部日间行车灯、信号灯、尾灯和前照灯，以及内部仪表盘和高调光率的平视显示器。
拓扑选择:Boost, Buck Mode, Buck-Boost
LED串由受控电流驱动，不需要直接返回地面。LED+和LED−都可以连接到非接地电位。这为浮动输出dc-dc LED驱动拓扑提供了多种选择，包括降压模式(降压)和升压模式(升压和降压)。通过选择一个LED驱动程序，可以配置为boost、buck或boost-buck LED驱动程序，工程师可以保持他们的选项开放，并简化多种设计。
例如，高侧PWMTG驱动和同步开关LT392236v同步LED驱动器可配置为boost、buck模式或boost-buck LED驱动器。同时，驱动器保留了所有的特性:内部脉冲宽度调制(PWM)调光，扩频调频(SSFM)，低电磁干扰，ISMON输出电流监视器，以及从标准升压拓扑到降压模式和升压-降压模式的输出故障保护。
提高
图1显示了一个灵活的LED驱动器被用作升压转换器工作在2 mhz, 4- 28 v升压。在这种情况下，LED驱动器可以为LED供电至34v，为开路LED超调留有40v以下的空间。在图1， LED驱动器为330 ma的LED串提供高达34 V的电源。它可以在外部PWM调光120hz到2000:1的比例或内部调光到128:1的比例与PWM引脚上的模拟输入电压。
它能在LED开路和LED+对地短路中存活下来，并通过断言其FAULT引脚报告这些故障。输出电流可以通过ISMON引脚监控，即使在PWM调光期间。在2兆赫的开关频率下，它的基本EMI谐波位于AM波段以上，但它的EMI仍然很低。可以增加SSFM来扩展开关频率在2到2.5兆赫兹之间，并减少EMI在基本和它的许多谐波。
由于集成的同步开关，2 mhz升压变换器的效率在12 VIN时仍然高达91%。在较低的VIN下，当电感电流峰值达到其极限时，输出电流优雅地减少而没有闪烁，同时led保持亮着。
巴克
图2显示了降压模式拓扑，其中输入电压可以高达36v，一串led可以驱动高达1.5 a。高侧ISP和ISN电流检测输入和PWMTG PMOS驱动程序很容易移到led的高侧，led以buck模式连接到输入端。LED -直接连接到电感，而不是接地。
当驱动两个1-A led在6.5 V时，同步降压模式效率高达94%在在36-V的电压下仍保持在89%在．降压模式转换器的高带宽允许它在100hz的1000:1 PWM调光比下工作。
Buck-Boost
图3显示了一个升压降压拓扑，支持输入电压范围扩展到LED串电压的上方和下方。LED串电压和输入电压之和必须保持在35v以下，以保持ISP和ISN电压低于40v的绝对最大值。
该LED驱动器具有低emi拓扑结构，具有升压型低纹波输入电感和降压模式型低纹波输出电感。一个4 - 18 V的汽车输入或多个电池化学输入(5 V, 12 V, 19 V)的升压变换器可以驱动一个LED串电压在3 - 16 V之间的任何位置。
与其他拓扑一样，PWMTG驱动简化了PWM调光MOSFET连接。在浮动LED拓扑中，开路和短路保护不会受到损害。LED上可选的二极管可防止LED到gnd的短路。
2兆赫兹转换器进入图3在12 v VIN, 15 v VLED, 330-mA led下具有85%的效率(87%没有EMI滤波器)，在120 Hz下PWM调光比高达2000:1。该解决方案适用于汽车日间行车灯、信号灯或尾灯LED驱动器的尺寸、通用性和低电磁干扰的要求。
400 khz汽车助力LED驱动图4通过CISPR 25级5级电磁干扰测试(图5)，显示LT3922进行和辐射的电磁干扰测试结果，以及5级电磁干扰限值。这是低电磁干扰能力(如可控开关边缘和SSFM)组合的结果，可以在不降低效率和功率能力的情况下降低电源开关的高频电磁干扰。
LT3922中的SSFM在400-kHz转换器中以1.6 kHz的速率将电阻设置开关频率从其值的100%上下扩展到125%。这降低了峰值和平均EMI在转换器在低和高频率。通过将SYNC/SPRD引脚分别连接到INTVCC或GND，该功能很容易打开和关闭。高频振铃也可以通过内部同步开关来消除，它可以最小化热开关回路的大小并控制开关边缘。
图6展示了如何在两个VOUT引脚附近放置小的高频电容器来最小化热环尺寸和EMI。当然，适当的布局和少量的铁氧体珠滤波(FB1和FB2)应该用于最好的EMI结果。
内部产生PWM调光
通过控制引脚上的可调电压模拟调光总是比更精确的PWM调光更容易实现。到目前为止，PWM调光需要一个外部时钟或微信号，其占空比通过PWM输入引脚控制亮度。具有内部产生的PWM调光信号的LED驱动器只需要在PWM引脚上设置一个外部电压就可以设置128:1 PWM调光的占空比。PWM周期，例如122hz，是由RP引脚上的单个电阻设定的。
LED电流准确度对于具有冗余灯簇的车辆来说是必不可少的。很明显，两边的亮度必须匹配。同样制造的led可以在相同的驱动电流下产生不同的亮度。LED驱动器的内部调光功能可以用于接近或略低于100%占空比的亮度微调，然后设置为精确的10:1或100:1比例。这可能会使灯簇制造商不必为特殊的分箱led支付额外的费用。
当需要更高的调光比时，LED驱动器可以通过通常的方式进行外部调光。高带宽，400 khz buck模式LED驱动图2在100hz时产生1000:1 PWM调光比。
2兆赫增强LED驱动图1在120hz下能否达到2000:1的调光比(图7)．同样的电路可以通过在RP引脚上放置一个122hz的频率电阻来设置内部产生的PWM调光，并设置PWM引脚电压在1.0和2.0 V之间，最高128:1调光(图7 b)．例如，在某些应用中，LT3922 LED驱动器可以设置为运行高达5000:1的外部PWM调光，PWM调光可以与LT3922的模拟调光相结合，亮度控制超过50000:1。
机器视觉
在工业装配线应用中，机器视觉(图8)提供快速的视觉反馈设备使用高速数字摄影结合数字图像处理。这有助于快速识别和隔离缺陷产品，很少或不需要人工检查。用于机器视觉系统的照明必须与装配线过程的速度同步，同时保持在不确定的停机时间内产生一致的光脉冲的能力。
传统的LED驱动器在PWM输入信号保持低电平一段时间后无法保持其输出电压。这是由于输出电容的逐渐放电，使得通用的LED驱动器不适合大多数机器视觉应用。
在PWM信号下降沿期间，通过数字采样转换器的输出状态，LED驱动器可以在长时间的关机期间保持其输出电压。当led被高侧PMOS断开时，它在PWM关断时间执行“维护切换”。在100 Hz以上频率的标准PWM调光时，最长关断时间为10 ms或更少，此时可以从输出中拉出的漏电流不多。机器视觉和频闪应用程序可以有很长时间在100毫秒到5秒(或更长)之间，允许数十到数百倍的泄漏。
维护开关确保输出电容保持LED驱动器上一个采样周期中记录的电压。假设输入电源不间断地提供给集成电路，则转换器状态的数字样本将被无限期地存储。这使得驱动器在任何给定的关断时间都有一致的输出电流波形(图9)．
随着LED应用范围的不断扩大，LED驱动器的通用性也必须不断提高。LED驱动器可以方便地用于升压、降压和升压拓扑，工程师可以简化设计，减少形状因子大小，并提高效率(见下表)．
无论拓扑，所有功能都是可用的，包括高PWM调光能力和内部产生的PWM调光。低电磁干扰是很容易实现的内部功能，包括SSFM。
