四开关转换器将两个转换器(降压转换器和升压转换器)组合成一个转换器，具有减小解决方案尺寸和成本的明显优势，以及相对较高的转换效率。高性能4开关转换器具有精心设计的控制方案。例如，为了获得最高效率，当只需要升压或降压转换时，4开关转换器应该只使用两个开关，但当V(in)接近V(OUT)时，将所有四个开关都引入。一个设计良好的降压-升压转换器可以在升压、降压和降压-升压三个工作区域之间优雅地转换，考虑到结合三个控制回路(2开关升压、2开关降压和4开关操作)的挑战。

LT8391 60V 4开关降压LED驱动器设计用于驱动高功率LED，并在2开关升压，4开关降压升压和2开关降压工作区域之间完美转换。

正在申请专利的4开关降压升压电流检测电阻控制方案提供了一种简单而熟练的方法，使IC在所有操作区域中使用单个检测电阻以峰值电流模式控制运行。它还允许IC在正常负载条件下运行CCM操作，在轻负载条件下运行DCM操作，同时保持逐周期峰值电感电流控制并防止负电流。

这款新一代降压式LED驱动器具有扩频调频和内部生成的PWM调光功能。这两个功能一起工作- LT8391支持无闪烁PWM调光，内部或外部PWM调光，即使打开扩频(技术正在申请专利)。

98%效率，50W同步降压升压LED驱动器

图1中的LT8391大功率降压升压LED驱动器在宽输入电压范围内以2A的电压驱动25V的LED。60V降压升压转换器工作到4V输入。当输入电压较低时，可以将输入电流和峰值开关电流推高。当V(IN)下降到足以达到电感的峰值电流限制时，IC可以保持稳定并在其峰值电流限制下进行调节，尽管输出功率降低，如图2所示。从系统设计的角度来看，这是有利的:在低V(IN)冷曲柄条件下，降低输出亮度是一种受欢迎的替代方案，而不是提高电流限制，并扩大电感器、成本、电路板空间和输入电流——只是为了在瞬态低V(IN)条件下保持灯的全亮度。

图1中50W LED驱动器的效率在最高点高达98%(图2)。在典型的汽车电池9V至16V输入范围内，转换器的工作效率在95%至97%之间。

使用高功率mosfet和单个高功率电感，即使在50W时，该转换器的温升也很低。在12V输入时，没有元件比室温升高超过25°C，如图3的热扫描所示。在6V输入时，使用标准的4层PCB，没有散热器或气流，最热组件上升小于50°C。有增加功率输出的空间;单级转换器可以输出数百瓦的功率。

50W LED驱动器可以实现1000:1 PWM调光在120Hz无闪烁。高侧PWM TG MOSFET提供输出端接地LED串的PWM调光。作为奖励，它在短路故障期间充当过电流断开。PWM输入引脚兼作外部PWM调光的标准逻辑级PWM输入波形接收器，并作为确定内部生成的PWM占空比的新输入。

内部产生的PWM调光

LT8391有两种形式的PWM调光:标准的外部PWM调光和内部生成的PWM调光。LT8391独特的内部PWM调光功能消除了外部组件(如时钟器件和微控制器)能够以高达128:1的比例生成高精度PWM调光亮度控制的需求。

IC内部产生的PWM频率，如200Hz，由RP引脚上的电阻设置。PWM引脚上的电压，设置在1.0V和2.0V之间，决定内部发电机的PWM调光占空比，以实现精确的亮度控制。内部调光的占空比选择为128步之一，内部滞回防止占空比颤振。内部产生的PWM调光精度优于±1%，在升压、降压和降压-升压工作区域不变。

扩频减少电磁干扰

扩频调频降低了开关稳压器中的电磁干扰。虽然开关频率通常选择在调幅频带之外(530kHz至1.8MHz)，但未减轻的开关谐波仍然可能违反调幅频带内严格的汽车峰值和平均EMI要求。将扩频添加到400kHz开关模式电源中，可以大大降低高功率前照灯驱动器在AM波段和其他区域(如中短波或波段)的EMI。

当激活时，SSFM将LT8391的50W LED驱动器EMI降低到低于CISPR25在AM频段的峰值和平均EMI要求(见图5)。平均EMI的要求更困难-比峰值限制低20dbµV。因此，LT8391新颖的SSFM降低平均EMI甚至超过峰值EMI。可以看到，平均EMI降低了18dBµV或更多，而峰值EMI仍然降低了约5dBµV。扩频在限制转换器对其他EMI敏感的汽车电子设备(如ro和通信)的影响方面非常有用。

在一些转换器中，扩频和无闪烁LED PWM调光不能很好地一起工作。SSFM，一个开关频率变化的来源，在外界看来就像噪音——为了传播EMI能量，抹去非传播的峰值——但它可以与PWM调光一起工作，以实现无闪烁的操作。Linear正在申请专利的PWM调光和扩频操作，即使在高调光比下，也可以在无闪烁的情况下同时运行这两种功能。在外部PWM调光1000:1和内部产生的PWM调光128:1时，扩频继续以无闪烁的LED电流工作，如图6的无限持续示波器照片所示。

用于紧凑型Buck-Boost解决方案的QFN封装和双封装mosfet

LT8391有两种封装类型，28引脚FE封装和较小的4mm × 5mm QFN封装。需要使用引脚进行板上测试和制造协议的设计人员可能更喜欢28引脚FE封装，但其他人会对QFN的小占地面积感到满意。那些空间受限的QFN可以与一组3mm × 3mm或5mm × 5mm双封装mosfet配对。同步降压-升压控制器不需要大量的电路板空间-当选择双封装mosfet用于非常小的PCB占地面积时，可以在整个主要汽车范围内实现非常高的效率。

图7所示的4V至60V输入和16V 1A降压升压LED驱动器使用两个这样的双封装mosfet和QFN LT8391，实现了大于95%的峰值效率。节省的空间如图8所示。

双封装mosfet在高、低输入电压工作条件下的温升仅为15°C，如图9所示。双封装mosfet可以处理12V, 2A+ (25W)负载，同时保持高效率。为了进一步减小溶液尺寸，可以在两个位置使用更小的3mm × 3mm双mosfet封装。为了获得更高的额定功率，或者为了适应更高的电压，更大的5mm × 5mm封装可用于双mosfet。

恒流，恒压和C / 10SLA电池充电器标志

LED驱动器的恒流和恒压能力使其适合作为电池充电器，特别是当驱动器还具有C/10检测和报告功能时。LT8391中的C/10检测可切换FAULT引脚的状态，并可用于在充电电流下降时将SLA电池的稳压充电电压更改为不同的稳压浮子电压。

如图10所示，基于lt8391的7.8A SLA电池充电器具有97%的峰值效率(图11)，并在升压、降压和降压升压三个工作区域支持恒流充电、恒压充电和浮压维护。

这个充电器处理短路，电池断开，防止反向电池电流。DCM操作和新颖的峰值电感感测电阻设计始终检测峰值电流，并防止电流通过电感和开关向后冲-一些使用强制连续操作的4开关buck-boost电池充电器的潜在缺陷。

如图12所示的充电曲线显示了该降压式升压式SLA电池充电器的7.8A恒流充电状态、恒压充电状态和低电流浮充状态。图13显示了在不同V(IN)下运行的充电器的热扫描。

使用大功率交流LED建筑照明

新建筑和结构的大功率LED照明设计既环保又坚固。具有非常低的故障率和更换率，led提供出色的色彩和亮度控制，同时减少有害废物和提高能源效率。通常配备24VAC变压器的卤素照明可以使用LT8391取代更高效的交流LED照明。

图14中的84W交流LED照明转换器在120hz交流电流下为15V-25V的LED供电，峰值高达6A。在LT8391的输入端，全波整流器将60Hz的24VAC转换成120Hz的半波。四开关转换允许LT8391在升压，降压和降压区域之间移动，并在输入端调节具有高功率因数的交流LED输出。图15中的波形显示了98%的功率因数，同时在非常高的功率下保持93%的效率。图16中的热扫描显示了全波整流器。

结论

LT8391 60V 4开关同步降压升压LED驱动器可以为大功率LED串供电，并可用于紧凑，高效的设计。它的特点是扩频频率调制低EMI和闪烁无外部和内部PWM调光。同步开关通过其宽输入电压范围提供高效率，但它也具有轻负载时的DCM操作，以防止逆流并保持高效率。恒流和恒压操作，结合其C/10检测，使LT8391适用于具有充电和浮压终止的高功率SLA电池充电器应用。