汽車LED 驅動器應該緊湊、高效率且支持無閃爍PWM 調光。這類驅動器不應該在AM 收音機頻帶及其附近產生很大的傳導EMI。不幸的是，高功率開關模式電源本質上不具備低EMI 特性。恒定開關頻率會在不少頻率上產生顯著的EMI 特征，其中包括電源的基本工作頻率及其諧波頻率。一些EMI 落入AM 頻帶的可能性很大。

最大限度地減小EMI 峰值的方法之一是，允許開關模式電源(SMPS) 的工作頻率覆蓋一個范圍，也就是擴展頻譜開關。擴展頻譜開關的預期效果是，降低會在SMPS 基本工作頻率及其諧波頻率上出現的EMI 峰值，而將EMI 能量擴展到一個范圍的頻率上。

LED 驅動器SMPS 還有一項附加要求：頻率擴展還應該與PWM 調光(亮度控制) 同步，以確保不產生LED 閃爍。

為達到此目的，LT3795 自己產生擴展頻譜斜坡信號，并運用一種正在申請專利的方法，使該信號與較低頻率PWM 調光輸入保持一致。這就消除了擴展頻譜頻率與PWM 信號相結合，在LED 中產生可見閃爍的可能性，即使在PWM 調光比最高時也一樣。

高功率LED 驅動器

LT3795 是一款高功率LED 驅動器，采用了與LT3756 / LT3796 系列同樣的高性能PWM 調光方法，但有一種額外的功能，即提供內部擴展頻譜斜坡信號以降低EMI。該器件是一個具4.5V 至110V 輸入、0V 至110V 輸出的單開關控制器IC，可配置為升壓、SEPIC、降壓-升壓模式或降壓模式LED 驅動器。LT3795 在100kHz 至1MHz 開關頻率范圍內工作，提供LED 開路保護和短路保護，還能夠作為具電流限制的恒定電壓穩壓器或者作為恒定電流SLA 電池或超級電容器充電器工作。

圖1 顯示了一個效率高達92%、80V、400mA、300kHz ~ 450kHz 的汽車LED 前燈驅動器，該驅動器提供擴展頻譜頻率調制和短路保護。

圖1：80V、400mA汽車LED 驅動器提供內部擴展頻譜功能以降低EMI

內部擴展頻譜調制簡化設計

與其他高功率LED 驅動器不同，LT3795 自己產生擴展頻譜斜坡信號，以產生低于設定開關頻率30% 的開關頻率調制。這樣就降低了傳導EMI 峰值，從而減少了對昂貴和笨重的EMI 輸入濾波電容器和電感器的需求。

如果在LED 驅動器中用外部或單獨的擴展頻譜時鐘產生開關頻率，就可能在PWM 調光時產生可見閃爍，因為擴展頻譜頻率的變化沒有與PWM 周期同步。出于這個原因，在許多高端LED 驅動器應用中，采用擴展頻譜方法并非區區小事。如果不采用擴展頻譜，設計師就必須依靠笨重的EMI 濾波器、減緩開關邊沿(但降低效率) 的柵極電阻器、以及開關減振器和箝位二極管。

圖2 比較了擴展頻譜功能啟動和停用時，LT3795 LED 驅動器在AM 頻帶上的傳導EMI 測量值。正常(無擴展頻譜時) 工作模式在開關頻率及其諧波上產生高能量尖峰。由于這些尖峰，該設計在汽車等EMI 敏感型應用中可能無法滿足嚴格的EMI 要求。為參考方便，CISPR 25 Class 5 汽車傳導EMI 限制也顯示在圖2 中。圖3 顯示在更寬的頻帶上擴展頻譜的效果。

圖2：當采用LT3795 的擴展頻譜頻率調制時，AM 頻帶上的傳導EMI 峰值降低了3dBµV 至6dBµV。CISPR25 Class 5 AM 頻帶限制也顯示在圖中，以供參考。

圖3：LT3795 150kHz 至30MHz 傳導EMI 尖峰的頻譜分析儀掃描圖顯示，在很寬的頻率范圍內，EMI 尖峰幅度減小了。

既然在300kHz 至580kHz 之間沒有限制，那就會有一個極好的地方放置基頻。在這個應用中，基頻放置在450kHz，并向下擴展至300kHz。簡單地通過將RAMP 引腳接地，就可以停用擴展頻譜功能。

RAMP 引腳處的6.8nF 電容器將擴展頻譜頻率調制信號設定至速率為1kHz 的三角波，也就是，LT3795 的工作頻率每毫秒一次，從300kHz 掃至450kHz 再掃回來。增加1kHz 三角波擴展頻譜信號對LED 紋波電流的影響可以忽略不計，如圖4 所示。

圖4：諸如LT3795 中所采用的擴展頻譜對LED 的亮度沒有可察覺的影響。當與無擴展頻譜(a) 比較時，在圖1 設置1kHz 擴展頻譜掃頻對LED 紋波電流(b) 的影響可忽略不計，而且其頻率太高以致人眼感覺不到閃爍。

之所以選擇1kHz 的調制頻率，是因為其足夠低，可位于LT3795 的帶寬之內，同時又足夠高，可大幅衰減AM 頻帶的傳導EMI 尖峰。進一步降低調制頻率會使AM 頻帶內的尖峰衰減劣化，這種情況或許對分類的影響最大。擴展頻譜調制頻率選擇更高頻率似乎不影響EMI 尖峰衰減。頻率高于100Hz 的信號人眼就察覺不到。

無閃爍PWM 調光

運用與PWM 信號不同步的擴展頻譜電源，有可能降低EMI，但是開關頻率與PWM 信號的差頻有可能在LED 中產生可見閃爍。當使用PWM 調光時，LT3795 內部產生的擴展頻譜斜坡信號與PWM 周期同步。這樣就可以提供可重復、無閃爍的PWM 調光，即使在1000:1 的高調光比時也不例外。

圖5 比較了兩種擴展頻譜解決方案的PWM 調光電流波形：一個采用了正在申請專利的LT3795 擴展頻譜至PWM 同步方法，另一個則沒有采用。所捕獲的兩個波形都是用無窮持續產生的，圖中顯示，1% PWM 調光波形有幾個周期是重疊的。圖5a 顯示了LT3795 擴展頻譜工作對PWM LED 電流的影響。該波形是逐周期一致的，從而實現了無閃爍工作。圖5b 顯示用一個可比較而非LT3795 擴展頻譜解決方案所得的結果。接通時波形的逐周期變化導致LED 平均電流變化，這在高調光比時就成了LED 閃爍。

圖5: 兩種擴展頻譜LED 驅動器解決方案及其對PWM 調光影響的比較。無窮持續示波器波形顯示了重復和重疊的PWM LED 電流波形。在(a) 中，正在申請專利的LT3795 擴展頻譜方法產生了逐周期一致的LED PWM 接通時間波形。結果是以高調光比實現了無閃爍工作。(b) 中的波形顯示了用一個可比較而非LT3795 擴展頻譜LED 驅動器所得的結果。在后一種情況下，沒有LT3795 那樣的擴展頻譜至PWM 同步，LED 電流波形在不同周期是不一致的，在高PWM 調光比時產生了可察覺的閃爍。

請注意，未采用LT3795 專利方法的擴展頻譜驅動器IC 或許因擴展頻譜而明顯降低了EMI，但是閃爍可能仍然存在。必須觀察LED 或LED 電流波形，以了解閃爍是否存在。在采用LT3795 的情況下，傳導EMI 掃描結果和LED 電流的示波器波形都很好。

防短路升壓

圖1 所示LT3795 升壓型LED 驅動器是防短路的。高壓側PMOS 斷接不僅用于PWM 調光，而且當LED+ 端短路至地時，用于短路保護。當輸出電流過大和LED+ 電壓過低時，獨特的內部電路監視器斷開斷接PMOS，并報告LED 短路故障。

類似地，如果LED 串去掉或開路，那么該IC 就限制其最高輸出電壓，并報告LED 開路故障。

多拓撲解決方案

LT3795 可用來以升壓設置驅動LED，如本文所示。如果LED 串的電壓與輸入電壓范圍之間的關系需要時，該器件也可采用降壓模式、降壓-升壓模式、SEPIC 和反激式拓撲。所有拓撲都具備同樣的擴展頻譜和短路保護。LT3795 甚至可以配置為具備擴展頻譜頻率調制的恒定升壓或SEPIC 電壓穩壓器。

結論

LT3795 是一款110V、通用LED 驅動器IC，具備內置的擴展頻譜頻率調制以降低EMI。這樣一來，就簡化了必須通過嚴格EMI 測試的LED 應用之設計。擴展頻譜僅需要單個電容器，而且與基于外部時鐘的擴展頻譜解決方案不同，可在PWM 調光時使LED 無閃爍工作。短路保護在所有拓撲中都可用，從而使該IC 成為適用于驅動汽車LED 的堅固和強大之解決方案。

作者：Keith Szolusha，凌力爾特公司