降低EMI且维持闪烁的集成了扩展频谱功能的LED驱动器

汽车 LED 驱动器应该紧凑、高效率且支持无闪烁 PWM 调光。这类驱动器不应该在 AM 收音机频带及其附近产生很大的传导 EMI。不幸的是，高功率开关模式电源本质上不具备低 EMI 特性。恒定开关频率会在不少频率上产生显著的 EMI 特征，其中包括电源的基本工作频率及其谐波频率。一些 EMI 落入 AM 频带的可能性很大。

最大限度地减小 EMI 峰值的方法之一是，允许开关模式电源 (SMPS) 的工作频率覆盖一个范围，也就是扩展频谱开关。扩展频谱开关的预期效果是，降低会在 SMPS 基本工作频率及其谐波频率上出现的 EMI 峰值，而将 EMI 能量扩展到一个范围的频率上。

LED 驱动器 SMPS 还有一项附加要求：频率扩展还应该与 PWM 调光 (亮度控制) 同步，以确保不产生 LED 闪烁。

为达到此目的，LT3795 自己产生扩展频谱斜坡信号，并运用一种正在申请专利的方法，使该信号与较低频率 PWM 调光输入保持一致。这就消除了扩展频谱频率与 PWM 信号相结合，在 LED 中产生可见闪烁的可能性，即使在 PWM 调光比最高时也一样。

高功率 LED 驱动器

LT3795 是一款高功率 LED 驱动器，采用了与 LT3756 / LT3796 系列同样的高性能 PWM 调光方法，但有一种额外的功能，即提供内部扩展频谱斜坡信号以降低 EMI。该器件是一个具 4.5V 至 110V 输入、0V 至 110V 输出的单开关控制器 IC，可配置为升压、SEPIC、降压-升压模式或降压模式 LED 驱动器。LT3795 在 100kHz 至 1MHz 开关频率范围内工作，提供 LED 开路保护和短路保护，还能够作为具电流限制的恒定电压稳压器或者作为恒定电流 SLA 电池或超级电容器充电器工作。

图 1 显示了一个效率高达 92%、80V、400mA、300kHz ~ 450kHz 的汽车 LED 前灯驱动器，该驱动器提供扩展频谱频率调制和短路保护。

                       图 1：80V、400mA 汽车 LED 驱动器提供内部扩展频谱功能以降低 EMI

内部扩展频谱调制简化设计

与其他高功率 LED 驱动器不同，LT3795 自己产生扩展频谱斜坡信号，以产生低于设定开关频率 30% 的开关频率调制。这样就降低了传导 EMI 峰值，从而减少了对昂贵和笨重的 EMI 输入滤波电容器和电感器的需求。

如果在 LED 驱动器中用外部或单独的扩展频谱时钟产生开关频率，就可能在 PWM 调光时产生可见闪烁，因为扩展频谱频率的变化没有与 PWM 周期同步。出于这个原因，在许多高端 LED 驱动器应用中，采用扩展频谱方法并非区区小事。如果不采用扩展频谱，设计师就必须依靠笨重的 EMI 滤波器、减缓开关边沿 (但降低效率) 的栅极电阻器、以及开关减振器和箝位二极管。

图 2 比较了扩展频谱功能启动和停用时，LT3795 LED 驱动器在 AM 频带上的传导 EMI 测量值。正常 (无扩展频谱时) 工作模式在开关频率及其谐波上产生高能量尖峰。由于这些尖峰，该设计在汽车等 EMI 敏感型应用中可能无法满足严格的 EMI 要求。为参考方便，CISPR 25 Class 5 汽车传导 EMI 限制也显示在图 2 中。图 3 显示在更宽的频带上扩展频谱的效果。

          图 2：当采用 LT3795 的扩展频谱频率调制时，AM 频带上的传导 EMI 峰值降低了 3dBµV 至 6dBµV。CISPR25 Class 5 AM 频带限制也显示在图中，以供参考。

      图 3：LT3795 150kHz 至 30MHz 传导 EMI 尖峰的频谱分析仪扫描图显示，在很宽的频率范围内，EMI 尖峰幅度减小了。

     既然在 300kHz 至 580kHz 之间没有限制，那就会有一个极好的地方放置基频。在这个应用中，基频放置在 450kHz，并向下扩展至 300kHz。简单地通过将 RAMP 引脚接地，就可以停用扩展频谱功能。

RAMP 引脚处的 6.8nF 电容器将扩展频谱频率调制信号设定至速率为 1kHz 的三角波，也就是，LT3795 的工作频率每毫秒一次，从 300kHz 扫至 450kHz 再扫回来。增加 1kHz 三角波扩展频谱信号对 LED 纹波电流的影响可以忽略不计，如图 4 所示。