為汽車LED照明系統(tǒng)創(chuàng)建24W電源

LED最初僅限于幾個(gè)小眾應(yīng)用。由于各種技術(shù)，更好的制造技術(shù)和成本優(yōu)化，LED直到最近才進(jìn)入主流通用照明市場。全球市場仍處于發(fā)展階段，而汽車和智能手機(jī)市場為LED市場增長提供了強(qiáng)大的推動力。然而，替換傳統(tǒng)照明的投資成本相關(guān)方面仍然存在挑戰(zhàn)，阻礙了LED市場的步伐。

汽車設(shè)計(jì)人員正在遠(yuǎn)離標(biāo)準(zhǔn)燈泡而傾向于使用LED陣列，LED陣列提供了不同風(fēng)格的照明，并且具有波束成形和氛圍照明等高級功能。

然而，在汽車系統(tǒng)中使用LED不是簡單的事情。LED本質(zhì)上具有獨(dú)特的需求，而汽車系統(tǒng)在冷啟動和負(fù)載突降等的情況下表現(xiàn)不穩(wěn)定。它們也容易受到噪聲的影響，這些噪聲由照明或影響外部噪聲的照明產(chǎn)生。正如我前面所說，經(jīng)常有優(yōu)化成本和熱量的壓力，因?yàn)槿魏喂β蕮p耗將轉(zhuǎn)化生成為熱量，最終導(dǎo)致在擴(kuò)展使用中的可靠性問題。

TI已經(jīng)開發(fā)了幾種參考設(shè)計(jì)來克服這些問題。例如，圖2中的用于汽車LED的TI Designs 24W升壓和升壓至電池參考設(shè)計(jì)（TIDA-01234）是用于汽車LED應(yīng)用的24W高效率（94％），低成本的異步升壓設(shè)計(jì)，此設(shè)計(jì)基于LM3481-Q1。

圖2：24W LED驅(qū)動器參考設(shè)計(jì)–TIDA-01234

本參考設(shè)計(jì)適用于汽車高亮度照明，如頭燈，尾燈和汽車內(nèi)部LED照明系統(tǒng)。設(shè)計(jì)工作電壓輸入范圍為6VIN至18VIN，可以以1A的恒定電流驅(qū)動串聯(lián)的多串六至七個(gè)LED（16V至24V）。雖然針對典型工作情況進(jìn)行了優(yōu)化，但在冷啟動情況下，此設(shè)計(jì)也將低至3VIN，在負(fù)載突降情況下，可高達(dá)42VIN。此設(shè)計(jì)支持模擬LED亮度控制和輸出開路保護(hù)。在升壓至電池配置中，輸入電壓可以高于，低于或等于所需的LED串電壓。參見圖3。

圖3：升壓至LED與升壓至電池配置

輸出電壓可使用電阻分壓器和反饋引腳進(jìn)行編程；這是必要的，因?yàn)?a target="_blank">電阻器的值將決定電壓輸出。輸出電流取決于負(fù)載要求和期望的LED強(qiáng)度。對于LED應(yīng)用，需要恒定電流以保持特定的期望亮度；在汽車系統(tǒng)中的所有情況下保持亮度是一種挑戰(zhàn)。該參考設(shè)計(jì)使用LM3481-Q1升壓控制器進(jìn)行電流檢測來實(shí)現(xiàn)恒定電流。

為了保持流過LED的恒定電流，在控制器的輸出處設(shè)有檢測電流的電流檢測電阻器Rshunt。此設(shè)計(jì)使用50mΩ的電流檢測電阻來產(chǎn)生50mV的交叉電壓。INA213-Q1放大此交叉電壓，提供增益=50。使用注入電流檢測放大器的外部電壓，通過改變輸出電流，可以在輸出端對LED進(jìn)行模擬調(diào)光。

如果輸出LED燒壞或在輸出電路斷開（這將導(dǎo)致輸出電壓持續(xù)上升），參考設(shè)計(jì)提供輸出開路保護(hù)。在升壓配置中，連接在VOUT和電壓反饋分壓器之間的齊納二極管鉗位齊納電壓（Vz）的輸出電壓和電流檢測放大器的輸出電壓。

為了在輸出電壓接近輸入電壓的情況下產(chǎn)生恒定電流，您可能認(rèn)為需要使用復(fù)雜昂貴的降壓-升壓或單端初級電感轉(zhuǎn)換器（SEPIC）結(jié)構(gòu)。但通過將LED串的陰極連接到輸入而不是接地，可以將參考設(shè)計(jì)修改為升壓至電池配置。在這種配置中，輸入電壓可以高于，低于或等于所需的LED串電壓。

對于升壓至電池，參考設(shè)計(jì)為開路保護(hù)提供了另一種解決方案。使用晶體管Q2（見原理圖）與R5，R6，R7，R8和D2組合檢測輸出電壓和輸入電壓之間的差分電壓。當(dāng)差分電壓上升到輸出的過壓（Vov）時(shí)，齊納二極管D2導(dǎo)通，用Q3下拉補(bǔ)償引腳電壓。因此，輸出電壓將保持在較低水平，直到負(fù)載再次出現(xiàn)。

TI設(shè)計(jì)和測試了用于汽車LED的24W升壓和升壓至電池參考設(shè)計(jì)，支持設(shè)計(jì)人員克服全部汽車系統(tǒng)情況和問題，完成成功的設(shè)計(jì)。它還可以作為簡單的解決方案，滿足嚴(yán)格的系統(tǒng)實(shí)施成本和LED照明電路的復(fù)雜性。

審核編輯：郭婷