第三剎車燈：CHMSL設計方案

CHMSL代表中央高位剎車燈，安裝在車輛左側(cè)和右側(cè)制動車燈（也稱為剎車燈）的上方。根據(jù)美國國家高速公路交通安全管理局的規(guī)定，當剎車系統(tǒng)工作時，CHMSL要向后方司機提供明顯確切的信息，告訴他們必須放慢車速。由于CHMSL安裝在左右剎車燈之外，因此也被稱為“第三剎車燈”。除了做制動車燈功能之外，某些車輛（如皮卡車）還具有集成在CHMSL中的倒車燈。

使用分立組件的CHMSL安裝應用

在現(xiàn)代車輛中，CHSMSL內(nèi)部的照明燈主要以發(fā)光二極管（LED）燈串為基礎(chǔ)。用晶體管電路驅(qū)動CHMSL中的LED燈串。與開關(guān)電路相反，CHMSL LED驅(qū)動器電路通常是線性電路; 也就是說，LED由晶體管工作在其線性區(qū)域的電路驅(qū)動。

設計人員通常使用分立的電阻和低端雙極結(jié)型晶體管（BJT）來實現(xiàn)CHMSL模塊里基于分立元器件的LED驅(qū)動器電路。圖1展示了一個用于CHMSL的分立LED驅(qū)動電路例子。 在該電路中，CHMSL由兩個LED串組成，其中每個串都建立在兩個串聯(lián)的紅色LED之上。 BJT位于LED的下側(cè)。

散熱性的考慮

設計線性LED驅(qū)動器電路時必須考慮散熱性能。電路設計和組件選擇必須確保組件不會達到造成損壞的溫度點。根據(jù)圖1的原理圖，你可以看到隨著電源電壓的增加，BJT和電阻兩端的電壓也增加，從而增加了這些組件的功耗。 更多的功耗意味著更高的溫度。 因此，在線性LED驅(qū)動器應用中，控制輸入電壓范圍有助于解決大部分散熱問題。

要分析圖1中的原理圖的散熱問題，請思考一個實例，，CHMSL LED的總電流為90mA，因此每個LED串均以45mA電流驅(qū)動。 使用16V電源電壓，由公式1計算得BJT上的最大壓降為9V：

公式2計算得BJT的最大功耗為0.81W：

假設最高工作環(huán)境溫度為85°C，并且在熱阻為80°C / W的小外形晶體管（SOT）-223封裝中使用BJT，則等式3計算的最大BJT結(jié)溫為：

該計算表明結(jié)溫非常接近標準最大允許結(jié)溫150°C。

為了提高電路的散熱性能，使用兩個并聯(lián)晶體管分散功耗，即使在最壞情況下，最高溫度也能保持在150°C以下，如公式4所示：

當使用具有更高熱阻的不同BJT封裝類型時，需要更多的BJT來分配功耗。并聯(lián)晶體管的數(shù)量和尺寸主要基于LED電流和晶體管允許的最大功耗。

采用集成LED驅(qū)動器IC的CHMSL安裝應用

驅(qū)動LED的另一種方式是使用特定的線性LED驅(qū)動器集成電路（IC），如德州儀器的TPS92610-Q1，如圖2所示。在這種IC驅(qū)動器中，晶體管和晶體管驅(qū)動器電路都集成在IC之內(nèi)。 晶體管仍在其線性區(qū)域內(nèi)工作。 由于所有組件都集成在IC內(nèi)部，因此您只需要IC和一個檢測電阻即可實現(xiàn)此解決方案。

圖2：TPS92610-Q1集成LED驅(qū)動電路

再次考慮散熱性

讓我們來看看這種設計中的散熱性問題。具體來講就是IC的結(jié)溫。在16V電源電壓下，公式5計算IC上最大壓降為11V：

假設IC具有相同的90mA電流，IC上的最大電壓降為11V，熱阻為52°C / W，則等式6計算最大結(jié)溫：

136.5°C遠低于150°C的最大規(guī)定IC結(jié)溫。 因此，您只需要一個驅(qū)動器IC就可以操作示例中的CHMSL LED燈串。

集成解決方案的優(yōu)勢

集成解決方案的一個明顯優(yōu)勢是較分立解決方案的組件數(shù)量減少。減少電路板上元件的數(shù)量將會顯著降低空間需求。

另一個關(guān)鍵優(yōu)勢是整個溫度范圍內(nèi)的電流調(diào)節(jié)精度。隨著LED的正向電壓隨溫度變化，驅(qū)動器IC可以使IC中的電流保持恒定。 這與圖1所示的分立電路相反，它不能隨著溫度變化調(diào)節(jié)LED中的電流。

基于線性LED驅(qū)動器IC解決方案的第三個優(yōu)勢是其具有診斷功能，可以檢測LED電路故障，如LED開路和短路，并將故障通知駕駛員。

最后，當考慮組件的數(shù)量和每個組件的成本時，圖2所示的應用可能比圖1中的便宜。

更多信息

中心高位剎車燈（CHMSL）汽車線性LED驅(qū)動器參考設計是用于驅(qū)動CHMSL LED燈串的集成解決方案，包括制動和倒車燈。通過向其供電線路供電，能夠獨立控制每盞燈。該設計使用三款符合汽車行業(yè)標準的TPS92610-Q1 線性LED驅(qū)動器，可實現(xiàn)低的材料成本功能豐富的解決方案。