汽車EL燈的性能需要提升 以滿足市場(chǎng)的需求

電致發(fā)光背光燈（EL燈）薄，柔韌且堅(jiān)固，使其成為車輛儀表板夜間背光的理想選擇。 EL燈自20世紀(jì)60年代初推出以來已被廣泛使用，但缺乏芯片功能限制了它們?cè)谀承┦袌?chǎng)和應(yīng)用中的使用?，F(xiàn)在，可編程片上系統(tǒng) TM （PSoC TM ）混合信號(hào)陣列，具有可配置的模擬和數(shù)字資源，例如賽普拉斯CY8C24xxx，允許設(shè)計(jì)人員使用EL的以前不可能的方式獲益。

背景本質(zhì)上，EL燈是具有至少一個(gè)透明電極和特殊磷光電介質(zhì)的電容器。其電容約為0.6至1 nf/cm 2 。施加交流電壓并發(fā)光，產(chǎn)生均勻的光。施加更大的電壓，燈泡發(fā)出更亮的光。厚度小至0.12 mm，可輕松適應(yīng)當(dāng)今工業(yè)設(shè)計(jì)師所需的彎曲和輪廓表面，負(fù)責(zé)儀表組的外觀和感覺。

EL燈提供平坦均勻的光源，利用功率低，產(chǎn)生的熱量低，是儀器儀表的理想選擇。 EL燈需要高AC電壓才能打開。每種應(yīng)用的細(xì)節(jié)不同，但通常刺激電壓在200至500Hz的40V rms 至100V rms 的范圍內(nèi)。對(duì)于典型的以數(shù)字為中心的工程師來說，這么高的電壓看起來就像是高能物理學(xué)。因?yàn)檫@種資源在汽車電氣系統(tǒng)中并不容易，所以必須產(chǎn)生它。

施加在EL燈上的交流電壓使熒光粉在EL內(nèi)發(fā)光。像所有光源一樣，隨著時(shí)間的推移，發(fā)射光的強(qiáng)度將減小。 EL燈的這種調(diào)光效果的量度是半亮度時(shí)間（THL）。每種應(yīng)用的細(xì)節(jié)不同，但是對(duì)于80V rms 在200Hz下的施加電壓，EL燈的THL通?？沙^3，500小時(shí)。還值得一提的是，較大的交流電壓也會(huì)產(chǎn)生較大的直流誤差。這意味著當(dāng)向EL燈施加更高的電壓時(shí)THL減小。此外，當(dāng)施加較低電壓時(shí)，THL延長(zhǎng)。

要打開燈泡，需要產(chǎn)生較大的AC刺激電壓。一種流行的方法是使用電荷泵產(chǎn)生大的直流電壓，然后以所需的頻率將其放電。電荷泵（有時(shí)稱為升壓轉(zhuǎn)換器）采用較小的直流電壓并將其（通過電感器）轉(zhuǎn)換為較大的電壓。這可以通過使用此處顯示的基本電路來實(shí)現(xiàn)。

基本升壓模式電荷泵

忽略任何電阻，當(dāng)開關(guān)打開時(shí)，會(huì)產(chǎn)生與時(shí)間成正比的電流。在 on 的末尾，產(chǎn)生了以下電流。

當(dāng)開關(guān)關(guān)閉時(shí)，磁場(chǎng)電感器塌陷導(dǎo)致電流通過二極管分流并存儲(chǔ)在電容器中。對(duì)于每個(gè)循環(huán)，傳輸一定量的能量。隨著能量轉(zhuǎn)移以f h 的速率發(fā)生，產(chǎn)生以下功率：

輸出電壓將增加直到EL燈使用的功率等于產(chǎn)生的功率。對(duì)于每種類型和尺寸的EL燈，這是一個(gè)獨(dú)特的值。使用制造商的數(shù)據(jù)表，可以確定L，f h 和V dc 。然后可以通過占空比調(diào)節(jié)輸出電壓。必須注意防止占空比增加到不再有足夠時(shí)間讓電感器完全轉(zhuǎn)移其能量的程度。該功能可通過PSoC器件中的一個(gè)可配置數(shù)字模塊實(shí)現(xiàn)。

H橋用于將DC高壓切斷為AC信號(hào)。下面顯示的原理圖可能有助于可視化。為簡(jiǎn)單起見，高側(cè)和低側(cè)開關(guān)顯示為MOSFET。它也可以用雙極晶體管，BGJT，SCR或這些開關(guān)類型的某種組合來實(shí)現(xiàn)。

Basic H-橋接拓?fù)?/p>

H橋電路的名稱來自于它類似于大寫字母H.為了生成AC信號(hào)，必須執(zhí)行以下控制周期。

EL燈的充電方向是一個(gè)方向。

將燈泡放電。

以相反方向給EL燈充電。

將燈泡放電。技術(shù)被稱為四相驅(qū)動(dòng)?？刂茽顟B(tài)如下表所示。

四相橋式驅(qū)動(dòng)器

注意有八個(gè)什么應(yīng)該是四州表的條目。這是因?yàn)樘砑恿撕苌俚奈⑿蜖顟B(tài)以確保A相 HIGH 和B相 LOW （或B相 HIGH 和A相 LOW ）從不，甚至是短暫的，都被激活。同時(shí)激活將導(dǎo)致從高壓電源到地的直接短路。這些迷你狀態(tài)稱為死區(qū)狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)該控制器的硬件如下所示。

帶死區(qū)的四相H橋控制器

頻率為f l 的脈沖寬度調(diào)制器（PWM）被饋送到死區(qū)發(fā)生器，以產(chǎn)生欠重的低和高相位信號(hào)。它還被饋送到觸發(fā)器以產(chǎn)生A相和B相信號(hào)。邏輯上組合這四個(gè)信號(hào)以產(chǎn)生上表中所示的四個(gè)控制信號(hào)。該硬件可以使用三個(gè)PSoC可配置數(shù)字模塊實(shí)現(xiàn)。 PWM的占空比決定了EL燈上的電壓（V HV ）的長(zhǎng)度。觸發(fā)器確保電壓以交替的極性施加。這導(dǎo)致以下RMS電壓和開關(guān)頻率。