基于TPS92633-Q1的獨特熱管理設計

作者：Hong， Holly

目前市面上，汽車大燈的光源主要有鹵素，氙氣和LED大燈三種。鹵素車燈，鹵素是車燈填充物的主要元素，這其中應用于汽車車燈的主要是碘或者是溴。它的優(yōu)點在于制造成本低，缺點在于熱量過大，使用壽命不長。

氙氣車燈，氙氣是一種惰性氣體，被填充在車燈里，而后經過車內部增壓器的增壓，產生的壓力可以瞬間將氙氣電離從而產生光亮，其優(yōu)點在于價格低廉，照明度亮度比鹵素要高；缺點在于一些極端天氣下，射出的光線并不足以穿透大霧，這就有可能造成安全隱患。

LED車燈，LED作為新型照明光源具有優(yōu)良的性能，其應用正在迅猛增長。其主要優(yōu)點在于壽命長，高效率、低能耗。缺點在于成本高，散熱不好。從LED車燈技術發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢來講，其價格正在穩(wěn)步下降， LED車燈向個性化和藝術化方向發(fā)展，同時LED智能控制系統(tǒng)也將快速發(fā)展。

TPS92633-Q1的特點

TPS92633-Q1是TI新推出的LED驅動，可用于汽車尾燈，內/外部小燈上。TPS92633-Q1 是一款線性驅動器，可承受4.5V到40V的寬壓輸入，每通道輸出電流達150mA。該芯片的診斷功能包括LED開路，LED對地短路和單 LED 短路檢測。 TPS92633-Q1 的one-fails-all-fail功能能夠與其他 LED 驅動器 （如 TPS9261x-Q1 ，TPS92630/8-Q1 和 TPS92830-Q1） 配合使用。除此以外，TPS92633-Q1還有三點獨特的設計。

1. 獨特的熱管理設計，避免設備高溫。

TPS92633-Q1的每個通道提供兩個電流輸出路徑，電流從電源流經 R（SNSx）進入集成的電流調節(jié)電路，并通過 OUTx 針腳和 Resx 針腳流向 LED。 OUTx 引腳和 Resx 引腳上的電流輸出都是獨立調節(jié)的，以實現(xiàn)所需的總電流。輸出 OUTx 和 Resx 的總和電流等于流過 R（SNSx） 的電流。

OUTx 連接LED 負載的陽極，但是 Resx 通過外部電阻連到 LED ，利用外部電阻實現(xiàn)熱分享，其方式如圖1所示。當供電電壓低于或者接近于LED需要的正向電壓時，電流主要通過圖1的紅色路徑；當供電電壓高于LED需要的正向電壓，電流路徑轉為綠色，通過R（SHUNT）分壓以實現(xiàn)熱分散。圖2 顯示了R （resx） 為 68.5 Ω 時的功耗分配曲線，由圖可知輸出功耗的分配主要取決于供電電壓。

圖2 輸出功耗分配和供電電壓的關系

2. 跨板調節(jié)LED亮度。

TPS92633-Q1有模擬調光功能，通過等式1可知通過調整ICTRL腳上電阻的大小，可以調整輸出電流，從而實現(xiàn)LED 的亮度調節(jié)。為了抑制噪聲，建議使用兩個電阻，其中一個固定電阻放置的離ICTRL腳越近越好，另外一個調光電阻可以放在另外一個放置LED的PCB板上，如圖3所示。

圖3 跨板調節(jié)示意圖

3. NTC熱敏電阻調整輸出電流。

模擬電流控制功能還允許在 ICTRL 引腳上連接 NTC 熱敏電阻，根據測量的 PCB 板溫度或 LED 單元溫度實現(xiàn)輸出電流的調整。 NTC 熱敏電阻隨著溫度升高而降低。它導致 ICTRL 引腳上的 R（ICTRL） 等效電阻降低，根據等式1可得出隨著R（ICTRL）降低輸出電流降低。圖4中， R1 和 R2 的電阻值與 NTC 熱敏電阻配合使用，以實現(xiàn)高溫下，輸出電流的調整。具體輸出電流隨溫度變化曲線如圖5所示。

圖5 輸出電流隨溫度變化曲線

典型應用及PCB Layout

TPS92633-Q1可以用來驅動汽車的尾燈和內部小燈，其典型應用如圖6所示。圖7是TPS92633-Q1的PCB布局示例，主要考慮兩大要素：

散熱是TPS92633-Q1布局的主要考慮因素。

在PCB的頂層和底層都建議有較大的散熱面積。因為R（RESx）與TPS92633-Q1一樣有功耗，建議將R（RESx）電阻器放置在距離TPS92633-Q1設備20 mm以上的位置。在R（RESx）周圍還需要較大的銅澆注區(qū)域，以幫助散熱。

抗噪性是TPS92633-Q1布局的次要考慮因素。

SUPPLY、ICTRL和IREF引腳的噪聲去耦電容放置在盡可能靠近引腳的位置。R（RESx）電阻器放置在盡可能靠近INx管腳的位置，并通過最短的PCB連線到SUPPLY腳。

圖6 TPS92633-Q1的典型應用

圖7 TPS92633-Q1的PCB布局示例

編輯：hfy