La topología del driver LED Boost-Buck para LEDs de automoción funciona con una baja ondulación de entrada y salida

Los controladores de LED para automóviles suelen requerir convertidores DC/DC elevadores/descensores que
puede producir una corriente constante con una tensión ascendente y descendente a partir de una tensión de entrada variable (batería)
una tensión de entrada variable (batería). Otro requisito importante para las aplicaciones de automoción
otro requisito importante para las aplicaciones de automoción es la baja EMI, es decir, la baja ondulación de entrada y salida. Requisitos EMI
puede ser difícil de cumplir, ya que pocas de las topologías de convertidores DC/DC paso a paso más utilizadas pueden utilizarse
La mayoría de las topologías de convertidores CC/CC más comunes pueden funcionar con un bajo rizado de entrada y salida y baja producción
ondulación, cumpliendo otros requisitos. Estos requisitos, sin embargo, son fácilmente
fácilmente por el sistema único, pendiente de patente, boost-buck topología descrita aquí

Esta nueva topología no es la única topología de ascenso/descenso
topología disponible. Hay
hay otras topologías que
que puede convertir una amplia gama de tensiones de entrada
en un VLED en esta gama. Los más utilizados
las topologías no aisladas más utilizadas para los controladores paso a paso y de LEDs son las siguientes

  • 4 interruptores buck-boost para un nivel muy alto
    potencia y eficiencia
  • sEPIC acoplado o desacoplado
  • inductor simple modo buck-boost
  • positivo-negativo (basado en el dólar)
    buck-boost de inductancia simple

Cada una de ellas tiene sus ventajas
topologías, pero ninguna de ellas puede producir tanto
ondulación de entrada y salida realmente baja. Lineal
La patente pendiente de Linear Technology «boost-buck
(La patente pendiente de Linear Technology para el modo boost-then-buck
la topología del driver LED boost-buck de Linear Technology, pendiente de patente, se caracteriza por
baja ondulación de entrada y salida, gracias a
inductores orientados a la entrada y a la salida (o
devanados acoplados). En muchos sentidos, es
se asemeja a un modo buck-boost de un solo inductor
modo, un SEPIC con un solo nodo de conmutación y una versión positiva de un Cuk
versión positiva de un Cuk (que también tiene una baja
baja ondulación de entrada y salida, pero requiere una retroalimentación de referencia negativa
un circuito de retroalimentación de referencia negativa)

El tamaño total de la inductancia combinada del boost-buck
inductancias (o inductancia acoplada)
es similar a la de la inductancia simple
en modo buck-boost. La ondulación de entrada
es similar a la de un SEPIC, pero el rizado de salida
el rizado de salida es mucho menor. El tamaño del inductor
el tamaño del inductor es el mismo que el de un SEPIC, pero con un nodo de conmutación en lugar de dos (un nodo más pequeño)
nodo de conmutación en lugar de dos (un bucle caliente más pequeño) y sin el
bucle) y sin la complicación de un
de un condensador de acoplamiento entre los dos
los dos devanados. La ondulación de entrada y salida
la ondulación de entrada y salida es similar a la de un convertidor Cuk de baja ondulación de entrada y salida
ondulación de salida (inversor) de un convertidor Cuk,
pero, de nuevo, con un solo nodo de conmutación
en lugar de dos, y lo que es más importante
sin necesidad de una arquitectura de retroalimentación del circuito de referencia negativa
arquitectura de retroalimentación del circuito.

Lee:  Respuesta de fase en filtros activos

Se puede construir fácilmente un boost-buck positivo de baja EMI con un driver LED boost, como el LT3952.

En la figura 1 se muestra una unidad de 60 V
controlador de LED monolítico LT3952 con una corriente de conmutación de 4A
corriente de conmutación de pico, que puede utilizarse como
como un controlador de LEDs para automóviles.
Este controlador de LED de 350kHz y 1A puede accionar
lEDs de 6V a 18V desde una entrada de 8V a 36V
con una eficiencia de hasta el 90% en
carga máxima. La alta eficiencia de conversión
es el resultado del potente interruptor MOS interno
interruptor. Las eficiencias con diferentes tensiones de cadena son
las tensiones de la cadena se muestran en la figura 3

Figura 1. El driver LED boost-buck LT3952, con una entrada de 8V-36V y una salida de 6V-18V, tiene un bajo rizado de entrada y salida con una capacidad de regulación PWM de 300:1 a 120Hz y una eficiencia del 90%.

Figura 2. El controlador de LED buck-boost de un solo inductor LT3952 utilizado para comparar con la topología boost-buck de la figura 1.

Figura 3. La eficiencia del boost-buck de la figura 1 alcanza el 90% con una entrada de 12V y una cadena de LEDs de 17,5V 1A

Al igual que otros controladores LED, el versátil interruptor de potencia del LT3952
arquitectura versátil de interruptor de potencia de lado bajo
puede utilizarse para alimentar convertidores
convertidores elevadores y reductores de salida flotante
como el modo boost-buck y el inductor único
modo buck-boost. La tensión de referencia de la cadena de LEDs
la referencia de tensión a tierra de la cadena de LEDs no es importante
ya que la salida de los LEDs es sólo luz visible.
Por ello, las topologías únicas de
topologías flotantes, como el modo boost-buck
y el modo buck-boost son posibles.

La capacidad del LT3952 de variar la atenuación PWM de la flotación
cadena de LEDs con el driver MOSFET flotante
controlador del pin MOSFET de puerta superior flotante (TG)
admite cargas LED flotantes. La barra de impulso
en la figura 1 puede variar la corriente mediante PWM en las relaciones
de 300:1 y superior (a una frecuencia sin parpadeo de 120 Hz)
120Hz). El controlador de TG del lado de alta, sin esfuerzo
proporciona una regulación PWM para el impulso,
SEPIC, modo buck-boost, modo buck y
impulso-desarrollo. Incluso actúa como un
protección contra cortocircuitos para evitar el temido
condiciones. El LT3952 protege contra
y señala los cortocircuitos y los LEDs abiertos
en la topología boost-buck.

La topología del driver LED boost-buck puede
tanto el aumento como la disminución de la tensión de entrada en la salida
salida mientras se regula el LED
actual. Ciclo de funcionamiento Boost-Buck, eficiencia,
corriente de conmutación y VOUT la tensión del nodo es la misma que
lo mismo que el modo buck-boost con un solo inductor
y el SEPIC. Aquí tienes algunos
propiedades del controlador de LED en el modo boost-buck:

  • VOUT = VEN + VLED
  • DC = VLED/(VEN + VLED)
  • ISW(PEAK) = IEN + ILED + IL(P-P)/2
  • IL(P-P) = IL1(P-P) + IL2(P-P)
Lee:  Qué es un conector VGA: configuración de pines y aplicaciones

La figura 2 muestra un driver buck-boost «equivalente» a
conductor buck-boost con una sola inductancia, comparable
al driver buck-boost mostrado en
Figura 1. Aunque hay similitudes entre los dos
entre los dos, difieren mucho en
ondulación de entrada y salida. La figura 4 muestra
la reducción de la IEM conducida del
conductor de la barra de impulso (Figura 1) en comparación con el
versión buck-boost (Figura 2). El
separación de los devanados de entrada y salida
evita la corriente de rizado de salida
del acoplamiento al condensador de entrada del
el buck-boost, reduciendo así la EMI. El
La EMI de la figura 4 muestra una baja EMI en la banda AM
banda de 530kHz a 1,8Mhz, lo que reduce
necesidad de un gran filtro de entrada EMI

Figura 4: (a) Figura 1 La EMI conducida en modo boost-buck es mucho menor que (b) Figura 2 La EMI conducida en modo buck-boost para una entrada de cadena de LED de 12V, 18V y 1A.

La figura 5 compara la entrada y la salida
caminos de ondulación de entrada y salida de la topología buck-boost
topología con las de un convertidor SEPIC, que
no tiene la misma baja ondulación de salida.
Elevada ondulación en las líneas de entrada o salida
las líneas pueden irradiar y aumentar la EMI,
especialmente si estas líneas tienen varios metros de longitud, como en un coche
largo, como en un coche. Mitigar la EMI radiada
con filtrado LC adicional en la salida
de un controlador de LED no es recomendable,
ya que esto puede impedir una regulación óptima del PWM
atenuación por ralentización del PWM
transiciones y provocando timbres no deseados. El sitio
inductor de baja ondulación, dirigido a la salida del
la salida de la barra de impulso proporciona la mejor combinación de
Rendimiento de regulación PWM y salida de baja EMI
EMI, similar a la de un convertidor sólo buck

Figura 5. El driver LED Boost-Buck es similar a la topología del driver LED SEPIC.

Ten en cuenta que el convertidor buck-boost positivo-negativo de un solo inductor
de un solo inductor positivo a negativo también tiene
baja ondulación de salida y gran ancho de banda,
pero su ondulación de entrada y salida está acoplada
en la gran capacidad de entrada del sistema,
creando así mayores IEM conducidas.

Los condensadores de entrada y salida
en la topología boost-buck filtran fácilmente
una pequeña corriente ondulante triangular igual a
IL1(P-P)/√12. Un poco más de capacidad o
la inductancia puede reducir aún más la EMI en este
topología. Ni el condensador de entrada ni el de salida
ni el condensador de entrada ni el de salida son cruciales en el bucle caliente con un dI/dt elevado del convertidor
convertidor dI/dt. En esta topología, el bucle caliente crítico
el bucle caliente se limita al diodo de captura,
El condensador OUT-to-GND, y el interruptor interno
interruptor interno en el lado de baja, como se muestra en la figura 5,
lo que simplifica el diseño. Si los dos inductores
o las bobinas de impulso están atadas
juntos y el nodo LED- está conectado
a la entrada, el impulso de la pelota se convierte
en modo buck-boost. En este caso,
las corrientes de bucle caliente y las corrientes de rizado de entrada y salida pueden llegar a los condensadores de entrada
en este caso, las corrientes de bucle caliente y las corrientes de ondulación de entrada y salida pueden llegar a los condensadores de entrada y salida,
respectivamente, lo que supone un aumento de
mediciones de ondulación de entrada y salida.

Lee:  Arquitectura de red de sensores inalámbricos y sus aplicaciones.

El bucle de control del convertidor boost-buck
el convertidor tiene la personalidad de un SEPIC.
Se puede medir la respuesta del bucle
con un analizador de redes inyectando un
perturbación del ruido en la línea ISN y
midiendo la ganancia y la fase de la
respuesta en la resistencia de detección. El
desacoplado de la figura 1 produce un
una frecuencia de cruce de 7kHz y bien
más de 60° de margen de fase y 10° de ganancia
margen de ganancia para una entrada de 12V a 18V VLED en 1A.

Si no se dispone de un analizador de redes, el
la dinámica del bucle puede determinarse por las formas de onda del
formas de onda de la respuesta transitoria de la corriente del LED
formas de onda cuando la entrada CTRL está
se conmuta entre el 50% y el 100% de la corriente de los LEDs
corriente o viceversa. La fusión de la respuesta de impulso
frecuencia y la respuesta del buck a mayor
la respuesta en frecuencia de este boost-buck
se puede ver tanto en el Bode
y en la respuesta transitoria.

Otra topología de controlador de LED de tipo boost-buck pendiente de patente
pendiente de patente con una entrada y salida de bajo rizado
se muestra en la Figura 6. El LT3744
modo de refuerzo-entonces-doble
es también un controlador de LED de entrada y salida de bajo rizado
el LT3744 boost-mode-then-buck también es un controlador de LED de entrada y salida de bajo rizado, pero utiliza un convertidor reductor
utilizando un convertidor reductor síncrono
con capacidad de regulación negativa

Figura 6. El controlador de LED boost-buck LT3744 de 9V-16V de entrada, 16V, 3A para cadena de LED positiva a negativa tiene un bajo rizado de entrada y salida y una alta eficiencia del 93% para un LED de 48W.

Esta topología única de salida negativa flotante
aprovecha los puntos fuertes de la
conductor de LED reductor síncrono LT3744
con capacidades de PWM y de cambio de nivel de la bandera de salida
capacidad de cambio de nivel de salida. Uno de estos puntos fuertes es la
alta eficiencia que sólo es posible con una
un CI de conmutación síncrona, especialmente cuando se trata de
al conducir una cadena de LEDs de alta potencia,
como la carga LED de 3A y 48W de la figura 6.
Elevadores y reductores síncronos
Son posibles con ambos tipos de
controladores LED síncronos boost y buck

Nuevas topologías de controladores LED boost-buck pendientes de patente
patente pendiente de Linear Technology
los controladores proporcionan una entrada de subida y bajada a
VLED con baja ondulación de entrada y salida.
Los nuevos controladores de LED, como el LT3952
y el LT3744 pueden utilizarse para cadenas de LEDs individuales
cadenas de LEDs sencillas y de alta potencia en la automoción y
y aplicaciones industriales, donde la alta potencia y el bajo ruido son
potencia y bajo ruido son cruciales, sin sacrificar
sacrificando el rendimiento de la regulación PWM.

Javired
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