使用高调光比汽车LED驱动器保持抬头

汽车LED驱动器必须具有高调光比和更高的精度，以正确再现颜色并提供低噪声，以避免对汽车收音机的干扰。LED 驱动器必须足够坚固，以便直接与电池连接。在此设计解决方案中，我们回顾了LED驱动器安全连接到电池所需的功能，同时在灵活的架构中提供高性能，以便于重复使用。随后，我们推出了一种新型LED驱动器IC，可满足汽车LED照明的这些严格要求。

介绍

用于汽车应用的LED驱动器IC必须满足许多要求。它必须是灵活的，实施 多种功能，如远光灯、近光灯、雾灯、日间行车灯 （DRL）、定位和 转向信号灯。在平视显示器 （HUD） 等应用中，它必须具有高调光比，以便 在明亮的阳光下产生清晰的图像，并在 晚上。它还必须足够坚固，以承受汽车产生的瞬态高压倾倒 电池。

电流强度必须非常准确，因为它控制LED颜色。PWM调光频率必须 高于100Hz 不会被人眼检测到闪烁。高且控制良好的 PWM 开关频率 需要高于AM频段以减少射频干扰（RFI）。扩频调制 也是满足电磁干扰 （EMI） 标准的必要条件。最后，高效率有助于减少 发热并提高汽车系统的可靠性。

在此设计解决方案中，我们回顾了汽车LED驱动器与汽车电池安全接口的必要特性，同时在灵活的架构中提供高性能，以便在许多应用中轻松重用。随后，我们将介绍满足这些要求的新型IC。

为 LED 驱动器供电

由汽车电池供电，LED驱动器输入电压通常为12V，但在完全 充电的电池。采用启动/停止技术的车辆在发动机启动时会遇到较大的电压骤降， 因此，电源的下限可以是6V或更低。

如果在充电过程中汽车电池意外断开与交流发电机的连接，电压浪涌高达 产生120V。该电压浪涌由瞬态电压抑制器（TVS）箝位，其钳位范围 必须高于最大电池电压（16V）且低于前端稳压器的击穿电压 （例如 36V）。

还需要一个反极性保护二极管来保护系统免受意外电池极性的影响 在维护期间断开电池并重新连接时反转。

图2显示了典型的前端保护和调节电子器件与电池接口。

图2.典型的汽车保护和调节前端。

变 暗

调光是许多汽车照明应用中无处不在的功能，也是 大灯。人眼几乎无法检测到从100%到50%的光线变暗。调光必须下降到 至少 1% 或更少才能清晰辨别。特别是平视显示器（图3），需要高调光 在明亮的阳光下产生清晰的图像和柔和的图像，不会遮挡驾驶员的视线 在晚上。考虑到这一点，调光由 5000：1 或更高的比率指定也就不足为奇了。鉴于 人眼在适当的条件下可以感知单个光子，这几乎没有限制 功能。

由于电流必须保持恒定以保持颜色，因此LED的最佳调光策略是PWM （脉宽调制），其中光强度通过对电流进行时间切片而不是通过改变幅度来调制。PWM 频率必须保持在 100Hz 以上，以防止 LED 闪烁。

采用PWM调光时，最小LED“开/关”时间的限制是开关稳压器电感中电流斜坡上升/减小所需的时间。这可能会增加数十微秒的响应时间，这对于需要快速复杂调光模式的LED前照灯集群应用来说太慢了。调光在此 案例只能通过专用MOSFET单独打开/关闭串中的每个LED来执行 开关。电流控制环路面临的挑战是足够快，以便快速从由于开关输入和退出二极管而产生的输出电压瞬变中恢复。

基本大灯系统

可容纳一系列LED的基本前照灯系统架构使用升压转换器。在助推中 图4所示的控制器IC，三个反馈环路（电流环路）之一，确保对输出的严格控制 当前。另外两个反馈环路执行过压保护（OVP 环路）和过流保护 （OCP LOOP） 表示 12 个二极管串，在灯串两端产生 42V 电压（每个 LED 产生 3.5V）。

图4.典型的升压 LED 控制系统。

除了电流和电压控制外，IC还必须配备前面描述的所有功能 （调光、扩频等）。需要高端电流检测（通过电阻 RS）来保护 LED系统在从输出到地面或电池输入短路的情况下。

灵活的 LED 控制器架构

理想情况下，LED控制器应具有灵活的架构，支持可实现不同功能的多种配置。我们已经讨论了升压配置，但我们还应该考虑降压-升压配置。如果二极管串很短，则需要降压-升压模式配置，对于 例如，两个或三个 LED（7V 或 10.5V）的电池电压可能小于 6V（冷启动） 高达 16V。如果关注的是输入至输出隔离，则SEPIC（不连续输出电流）或卡盘 （连续输出电流）转换器可能是正确的解决方案。单个控制器支持多个 架构具有规模经济和易于重用的明显优势。

高调光比控制器

例如，图5所示的单通道HB LED驱动器用于汽车前灯应用 如远光灯、近光灯、日间行车灯 （DRL）、转向指示灯、雾灯和其他 LED 灯。它可以 采用 5V 至 36V 的输入电压，并以 65V 的最大输出电压驱动一串 LED。

这款 36V LED 驱动器 IC 提供最灵活的 LED 驱动方案，支持升压、高边降压、 SEPIC模式或降压-升压模式配置。PWM 输入提供高达 5000：1 的 LED 调光比，并且 REFI 输入提供额外的模拟调光功能。该 IC 具有内置扩频调制功能 用于提高电磁兼容性性能。该 IC 也可用于 zeta 和 Cuk 转换器 配置。

图5.升压LED应用示意图。

对于高效率应用，A 版本的开关频率在内部设定为 350kHz。对于喜欢小无源器件和小PCB尺寸的应用，B版本的频率设置为2.2MHz。该 IC 采用小型 4mm x 4mm 12 引脚 SWTQFN-EP 封装，带裸焊盘，可实现最佳散热。

图2中的TVS可以使用Littlefuse TPSMF4L20A实现，钳位范围在22.2V至32.4V之间。®

图2中的二极管D1可通过理想的二极管控制器（MAX16141）和两个外部MOSFET来实现，用于 最小的功率损耗。

结论

汽车LED驱动器必须足够灵活，以支持许多不同的照明应用。它必须有 高调光比和精度，可正确再现颜色，提供低噪声以避免干扰 汽车收音机，并且足够坚固，可以直接与电池连接。在此设计解决方案中，我们回顾了 LED 驱动器安全连接到电池所需的功能，同时在 灵活的架构，便于重复使用。随后，我们推出了一款满足这些要求的新型LED驱动器IC。 严格的要求。

审核编辑：郭婷