使用高調(diào)光比汽車(chē)LED驅(qū)動(dòng)器保持抬頭

汽車(chē)LED驅(qū)動(dòng)器必須具有高調(diào)光比和更高的精度，以正確再現(xiàn)顏色并提供低噪聲，以避免對(duì)汽車(chē)收音機(jī)的干擾。LED 驅(qū)動(dòng)器必須足夠堅(jiān)固，以便直接與電池連接。在此設(shè)計(jì)解決方案中，我們回顧了LED驅(qū)動(dòng)器安全連接到電池所需的功能，同時(shí)在靈活的架構(gòu)中提供高性能，以便于重復(fù)使用。隨后，我們推出了一種新型LED驅(qū)動(dòng)器IC，可滿(mǎn)足汽車(chē)LED照明的這些嚴(yán)格要求。

介紹

用于汽車(chē)應(yīng)用的LED驅(qū)動(dòng)器IC必須滿(mǎn)足許多要求。它必須是靈活的，實(shí)施 多種功能，如遠(yuǎn)光燈、近光燈、霧燈、日間行車(chē)燈 （DRL）、定位和 轉(zhuǎn)向信號(hào)燈。在平視顯示器 （HUD） 等應(yīng)用中，它必須具有高調(diào)光比，以便 在明亮的陽(yáng)光下產(chǎn)生清晰的圖像，并在 晚上。它還必須足夠堅(jiān)固，以承受汽車(chē)產(chǎn)生的瞬態(tài)高壓傾倒 電池。

電流強(qiáng)度必須非常準(zhǔn)確，因?yàn)樗刂芁ED顏色。PWM調(diào)光頻率必須 高于100Hz 不會(huì)被人眼檢測(cè)到閃爍。高且控制良好的 PWM 開(kāi)關(guān)頻率 需要高于AM頻段以減少射頻干擾（RFI）。擴(kuò)頻調(diào)制 也是滿(mǎn)足電磁干擾 （EMI） 標(biāo)準(zhǔn)的必要條件。最后，高效率有助于減少 發(fā)熱并提高汽車(chē)系統(tǒng)的可靠性。

在此設(shè)計(jì)解決方案中，我們回顧了汽車(chē)LED驅(qū)動(dòng)器與汽車(chē)電池安全接口的必要特性，同時(shí)在靈活的架構(gòu)中提供高性能，以便在許多應(yīng)用中輕松重用。隨后，我們將介紹滿(mǎn)足這些要求的新型IC。

為 LED 驅(qū)動(dòng)器供電

由汽車(chē)電池供電，LED驅(qū)動(dòng)器輸入電壓通常為12V，但在完全 充電的電池。采用啟動(dòng)/停止技術(shù)的車(chē)輛在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)會(huì)遇到較大的電壓驟降， 因此，電源的下限可以是6V或更低。

如果在充電過(guò)程中汽車(chē)電池意外斷開(kāi)與交流發(fā)電機(jī)的連接，電壓浪涌高達(dá) 產(chǎn)生120V。該電壓浪涌由瞬態(tài)電壓抑制器（TVS）箝位，其鉗位范圍 必須高于最大電池電壓（16V）且低于前端穩(wěn)壓器的擊穿電壓 （例如 36V）。

還需要一個(gè)反極性保護(hù)二極管來(lái)保護(hù)系統(tǒng)免受意外電池極性的影響 在維護(hù)期間斷開(kāi)電池并重新連接時(shí)反轉(zhuǎn)。

圖2顯示了典型的前端保護(hù)和調(diào)節(jié)電子器件與電池接口。

圖2.典型的汽車(chē)保護(hù)和調(diào)節(jié)前端。

變 暗

調(diào)光是許多汽車(chē)照明應(yīng)用中無(wú)處不在的功能，也是 大燈。人眼幾乎無(wú)法檢測(cè)到從100%到50%的光線(xiàn)變暗。調(diào)光必須下降到 至少 1% 或更少才能清晰辨別。特別是平視顯示器（圖3），需要高調(diào)光 在明亮的陽(yáng)光下產(chǎn)生清晰的圖像和柔和的圖像，不會(huì)遮擋駕駛員的視線(xiàn) 在晚上?？紤]到這一點(diǎn)，調(diào)光由 5000：1 或更高的比率指定也就不足為奇了。鑒于 人眼在適當(dāng)?shù)臈l件下可以感知單個(gè)光子，這幾乎沒(méi)有限制 功能。

由于電流必須保持恒定以保持顏色，因此LED的最佳調(diào)光策略是PWM （脈寬調(diào)制），其中光強(qiáng)度通過(guò)對(duì)電流進(jìn)行時(shí)間切片而不是通過(guò)改變幅度來(lái)調(diào)制。PWM 頻率必須保持在 100Hz 以上，以防止 LED 閃爍。

采用PWM調(diào)光時(shí)，最小LED“開(kāi)/關(guān)”時(shí)間的限制是開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器電感中電流斜坡上升/減小所需的時(shí)間。這可能會(huì)增加數(shù)十微秒的響應(yīng)時(shí)間，這對(duì)于需要快速?gòu)?fù)雜調(diào)光模式的LED前照燈集群應(yīng)用來(lái)說(shuō)太慢了。調(diào)光在此 案例只能通過(guò)專(zhuān)用MOSFET單獨(dú)打開(kāi)/關(guān)閉串中的每個(gè)LED來(lái)執(zhí)行 開(kāi)關(guān)。電流控制環(huán)路面臨的挑戰(zhàn)是足夠快，以便快速?gòu)挠捎陂_(kāi)關(guān)輸入和退出二極管而產(chǎn)生的輸出電壓瞬變中恢復(fù)。

基本大燈系統(tǒng)

可容納一系列LED的基本前照燈系統(tǒng)架構(gòu)使用升壓轉(zhuǎn)換器。在助推中 圖4所示的控制器IC，三個(gè)反饋環(huán)路（電流環(huán)路）之一，確保對(duì)輸出的嚴(yán)格控制 當(dāng)前。另外兩個(gè)反饋環(huán)路執(zhí)行過(guò)壓保護(hù)（OVP 環(huán)路）和過(guò)流保護(hù) （OCP LOOP） 表示 12 個(gè)二極管串，在燈串兩端產(chǎn)生 42V 電壓（每個(gè) LED 產(chǎn)生 3.5V）。

圖4.典型的升壓 LED 控制系統(tǒng)。

除了電流和電壓控制外，IC還必須配備前面描述的所有功能 （調(diào)光、擴(kuò)頻等）。需要高端電流檢測(cè)（通過(guò)電阻 RS）來(lái)保護(hù) LED系統(tǒng)在從輸出到地面或電池輸入短路的情況下。

靈活的 LED 控制器架構(gòu)

理想情況下，LED控制器應(yīng)具有靈活的架構(gòu)，支持可實(shí)現(xiàn)不同功能的多種配置。我們已經(jīng)討論了升壓配置，但我們還應(yīng)該考慮降壓-升壓配置。如果二極管串很短，則需要降壓-升壓模式配置，對(duì)于 例如，兩個(gè)或三個(gè) LED（7V 或 10.5V）的電池電壓可能小于 6V（冷啟動(dòng)） 高達(dá) 16V。如果關(guān)注的是輸入至輸出隔離，則SEPIC（不連續(xù)輸出電流）或卡盤(pán) （連續(xù)輸出電流）轉(zhuǎn)換器可能是正確的解決方案。單個(gè)控制器支持多個(gè) 架構(gòu)具有規(guī)模經(jīng)濟(jì)和易于重用的明顯優(yōu)勢(shì)。

高調(diào)光比控制器

例如，圖5所示的單通道HB LED驅(qū)動(dòng)器用于汽車(chē)前燈應(yīng)用 如遠(yuǎn)光燈、近光燈、日間行車(chē)燈 （DRL）、轉(zhuǎn)向指示燈、霧燈和其他 LED 燈。它可以 采用 5V 至 36V 的輸入電壓，并以 65V 的最大輸出電壓驅(qū)動(dòng)一串 LED。

這款 36V LED 驅(qū)動(dòng)器 IC 提供最靈活的 LED 驅(qū)動(dòng)方案，支持升壓、高邊降壓、 SEPIC模式或降壓-升壓模式配置。PWM 輸入提供高達(dá) 5000：1 的 LED 調(diào)光比，并且 REFI 輸入提供額外的模擬調(diào)光功能。該 IC 具有內(nèi)置擴(kuò)頻調(diào)制功能 用于提高電磁兼容性性能。該 IC 也可用于 zeta 和 Cuk 轉(zhuǎn)換器 配置。

圖5.升壓LED應(yīng)用示意圖。

對(duì)于高效率應(yīng)用，A 版本的開(kāi)關(guān)頻率在內(nèi)部設(shè)定為 350kHz。對(duì)于喜歡小無(wú)源器件和小PCB尺寸的應(yīng)用，B版本的頻率設(shè)置為2.2MHz。該 IC 采用小型 4mm x 4mm 12 引腳 SWTQFN-EP 封裝，帶裸焊盤(pán)，可實(shí)現(xiàn)最佳散熱。

圖2中的TVS可以使用Littlefuse TPSMF4L20A實(shí)現(xiàn)，鉗位范圍在22.2V至32.4V之間。?

圖2中的二極管D1可通過(guò)理想的二極管控制器（MAX16141）和兩個(gè)外部MOSFET來(lái)實(shí)現(xiàn)，用于 最小的功率損耗。

結(jié)論

汽車(chē)LED驅(qū)動(dòng)器必須足夠靈活，以支持許多不同的照明應(yīng)用。它必須有 高調(diào)光比和精度，可正確再現(xiàn)顏色，提供低噪聲以避免干擾 汽車(chē)收音機(jī)，并且足夠堅(jiān)固，可以直接與電池連接。在此設(shè)計(jì)解決方案中，我們回顧了 LED 驅(qū)動(dòng)器安全連接到電池所需的功能，同時(shí)在 靈活的架構(gòu)，便于重復(fù)使用。隨后，我們推出了一款滿(mǎn)足這些要求的新型LED驅(qū)動(dòng)器IC。 嚴(yán)格的要求。

審核編輯：郭婷