高功率LED在現代照明系統中繼續激增，涵蓋汽車前燈、工業/商業標牌、建筑照明和各種消費電子應用。行業向LED技術的過渡是由固態照明相對于傳統光源提供的明顯優勢推動的：將電能轉換為光輸出的高效率，以及較長的使用壽命。

隨著LED照明被納入越來越多的應用中，對更高LED電流以增加光輸出的需求也在增長。為大電流LED串供電的最大挑戰之一是在負責提供良好調節LED電流的功率轉換器級保持高效率。功率轉換器的效率低下表現為不必要的熱量，其來源于電流調節器電路的開關元件。

LT?3762 是一款同步升壓型 LED 控制器，專為減少高功率升壓型 LED 驅動器系統中常見的效率損耗源而設計。該器件的同步工作特性可最大限度地降低異步DC-DC轉換器中箝位二極管正向壓降通常產生的損耗。這種更高的效率使得 LT3762 能夠提供比類似的異步升壓型 LED 驅動器高得多的輸出電流，尤其是在低輸入電壓下。為了改善低輸入電壓操作，板載DC-DC穩壓器為柵極驅動電路提供7.5 V電壓，即使輸入降至7.5 V以下也是如此。在低輸入電壓下具有強柵極驅動電壓源的結果是，隨著輸入電壓的降低，MOSFET產生的熱量更少，從而將工作輸入范圍的低端擴展到3 V。

圖1.LT3762演示電路（DC2342A）在寬輸入電壓范圍內以2 A電流為高達32 V的LED供電。該演示電路可通過額外的MOSFET和電容輕松修改，以增加輸出功率。

該升壓型 LED 控制器可配置為在 100 kHz 和 1 MHz 固定開關頻率范圍內工作，可選 ?30% × f西 南部擴頻頻率調制，可降低與開關相關的EMI能量峰值。LT3762 可在升壓、降壓或升壓 / 降壓拓撲中運行，以便為 LED 供電。高邊 PMOS 斷開開關有助于 PWM 調光，并在 LED 處于開路/短路狀態時保護器件免受潛在損壞。

LT3762 具有一個內部 PWM 發生器，該發生器使用單個電容器和一個直流電壓來設定頻率和脈沖寬度以實現高達 250：1 的 PWM 調光比，并且還可以使用一個外部 PWM 信號來實現高達 3000：1 的調光比。圖2中的原理圖顯示了使用LT3762的演示電路應用（DC2342A），LT3762配置為在4 V至28 V輸入電壓范圍內以2 A電流為高達32 V的LED供電。LT3762 同步升壓 LED 控制器采用 4 mm × 5 mm QFN 封裝以及 28 引腳 TSSOP 封裝。

圖2.32 V、2 A LT3762升壓LED驅動器。

同步切換

在異步DC-DC轉換器拓撲中，肖特基箝位二極管用作無源開關，以簡化轉換器對單個MOSFET進行脈寬調制的控制方案。雖然從控制角度來看，這確實簡化了事情，但它限制了可以輸送到輸出的電流量。肖特基二極管與PN結器件一樣，在任何電流通過器件之前都會經歷正向壓降。由于肖特基二極管中的功耗是其正向壓降和電流的乘積，因此與傳導相關的功耗在過高的輸出電流水平下會導致幾瓦的損耗，從而導致肖特基二極管升溫，從而導致轉換器效率低下。

LT?3762 同步開關轉換器不會遇到與異步轉換器相同的輸出電流限制。這是因為同步轉換器用第二個MOSFET取代肖特基二極管。與肖特基二極管不同，MOSFET沒有正向壓降。相反，MOSFET具有一個小電阻，當器件完全增強時，該電阻從漏極到源極形成。MOSFET在高電流下產生的傳導損耗遠低于肖特基二極管，因為功率損耗與通過器件的電流平方和漏源電阻的乘積成正比。即使在7 V的最低全功率輸入電壓下，MOSFET也僅承受約30°C的溫升，如圖3所示。

圖3.在相同的測試條件下，使用類似的元件選擇，同步LT3762（左）為32 V的LED串供電，電流為2 A，溫升遠低于異步LT3755-2電路（右）中觀察到的溫升。熱性能的提高歸因于用同步MOSFET取代肖特基箝位二極管，從而消除了二極管正向壓降引起的損耗。

低輸入電壓操作

高功率升壓LED控制器的另一個挑戰區域發生在低輸入電壓操作期間。大多數升壓DC-DC穩壓器IC使用由器件輸入供電的內部LDO穩壓器，為IC內的模擬和數字控制電路提供較低電壓的電源。在從內部LDO穩壓器獲取功率的電路中，柵極驅動器消耗的功率最多，其性能受LDO穩壓器輸出波動的影響。當輸入電壓降至LDO輸出電壓以下時，LDO輸出開始崩潰，這限制了柵極驅動器適當增強MOSFET的能力。當MOSFET未完全增強時，它們在更高的電阻狀態下工作，導致它們在電流通過器件時以熱量的形式耗散功率。

升壓轉換器拓撲中的低輸入電壓操作會導致較高的輸入電流，當必須通過電阻性更強的MOSFET器件時，會加劇傳導損耗。根據穩壓器IC的柵極驅動電壓，這會嚴重限制器件在不過熱的情況下成功實現的低輸入電壓范圍。

LT3762采用集成降壓-升壓DC-DC穩壓器，而不是LDO穩壓器，即使在輸入電壓較低時也能提供7.5 V電壓為內部電路供電。該降壓-升壓型穩壓器僅消耗 LT3762 IC 的三個引腳，并且只需要兩個額外的組件。與最小輸入電壓為4.5 V和6 V的內部LDO控制器器件相比，LT3762能夠將其輸入工作范圍擴展至3 V。 降壓-升壓轉換器的7.5 V輸出為柵極驅動器供電，允許使用6 V/7 V柵極驅動MOSFET。較高的柵極驅動電壓MOSFET往往具有較低的漏源電阻，并且（開關損耗除外）比較低的柵極驅動電壓同行更有效地工作。

圖4.32 V、2 A LT3762 LED驅動器可在寬輸入范圍內保持高效率。低電壓在折返有助于避免開關/電感器電流過大。異步開關從 24 V 輸入開始。

靈活的拓撲結構

與ADI公司的大多數其他升壓LED驅動器一樣，LT3762 可以重新配置為以升壓配置為 LED 供電，也可以重新配置為降壓 （降壓模式） 和升壓 / 降壓 （降壓-升壓模式和升壓-降壓模式）。在這些升壓轉換器拓撲變體中，ADI公司獲得專利的升壓-降壓模式配置能夠用作升壓/降壓轉換器，并具有低EMI工作的額外優勢。這種拓撲利用兩個電感器，一個面向輸入，另一個面向輸出，以幫助濾除開關產生的噪聲。這些電感器有助于抑制耦合到輸入電源和可能連接的其他器件以及 LED 負載的 EMI。

可以在升壓-降壓模式拓撲中添加額外的電路，以提供LED的短路保護–節點到GND。圖 5 中的原理圖示出了在添加此保護電路的情況下，LT3762 處于升壓-降壓模式配置。如果 LED 指示燈–短路至GND，M4被迫關斷，阻斷通過電感器到達輸入的傳導路徑，防止電流過大。當 M4 被迫關斷時，D3 將 EN/UVLO 引腳拉低以阻止轉換器開關，直到短路消除。此保護電路與 LT3762 的內置開路 / 短路檢測功能結合使用，使得該解決方案能夠在惡劣環境中經受各種故障條件的考驗。

圖5.LT3762的25 V、1.5 A升壓-降壓配置，內置LED–接地短路保護。

結論

異步升壓轉換器通常難以提供高輸出電流，而不會在正常工作時遇到顯著的功率損耗和續流二極管發熱。除了肖特基二極管產生的損耗外，當輸入電壓降低時，此類轉換器難以保持最大功率輸出能力，這限制了整個輸入范圍內的功率傳輸。異步DC-DC轉換器根本不適合更高的功率水平，必須采用同步開關方案以滿足應用規范。LT?3762 升壓型 LED 控制器通過其同步開關解決了提供高輸出電流的問題，由于其內置 DC-DC 轉換器，能夠在低得多的輸入電壓下工作，并且具有用于多種電路拓撲的靈活性。

審核編輯：郭婷