高效驱动与灵活调光缺一不可，汽车LED驱动设计中的取舍

LED作为一种发光器件，需要特定的驱动电路去控制其电流。一般当发光二极管的数量很多或者二极管耗电量比较大，这时候就需要驱动了，而且这个驱动往往是几级的驱动，把这几级驱动做到一个集成芯片中，也就是LED驱动IC。
 
从消费电子产品到工厂自动化设备到汽车系统，照明系统中的LED设计越来越多样化，而且高度集成。对于汽车应用的LED驱动来说，合适的LED驱动组合不仅可以延长照明系统的使用寿命，还能使驾驶员和行人更加安全，并可提升驾驶员体验。
 
常见汽车LED驱动设计及其特点
 
首先我们必须了解的是LED的伏安特性曲线通常都很陡，即使电压出现微小的波动，电流都会出现剧烈的变化，因此恒压供电对LED来说是并不理想的。根据LED这种特点，使用恒流源是驱动LED最佳的方式。
 
目前常见的LED驱动方式分三种，电阻限流、线性稳压器以及开关型变换器。使用串联电阻直接驱动这种方式，受限于串联电阻的封装，一般来说效率比较低，只适合小功率应用场景。在效率要求高、输入电压范围宽的汽车照明系统中采用这种驱动的地方很少。而且限流电阻一旦发生变化，驱动电流很容易发生偏移，这些电流偏移将导致较差的均匀性和使用寿命缩短。
 
线性稳压器用于汽车LED驱动同样会存在效率和输入电压范围偏小的问题，比较适合低电流或者LED正向压降稍低于电源电压的应用。线性稳压器驱动属于恒流驱动，可以支持模拟和数字调光，一般适合尾灯等小电流应用场合。
 
开关型转换器（恒流）同样支持模拟和数字调光，支持的拓扑比线性稳压器多很多，升压，降压，升降压都可。开关型变换器这种驱动效率高，非常适合高功率的场合。汽车照明系统在考虑工作效率、静态电流、电压范围等因素后，多会选用此种驱动。当然，使用这种驱动会需要更多外围器件，并且器件选型时需要考量EMC要求。
 
还有一种基于开关电源恒压加上线性恒流的驱动，拓扑结构同样很灵活，适合多通道应用，总功率也较高。
 
权衡不同拓扑在汽车LED系统中的取舍
 
降压LED驱动的矩阵开关能够并联整个灯串，可以安全地接地，确保系统的安全。降压LED驱动在带宽表现上很不错，再通过设计扩频调频能够获得高EMI性能。而且配合降压LED驱动的电感是相比其他拓扑是最小的。在汽车LED系统的近远光灯、矩阵式前照灯上常采用这种形式驱动。但是降压LED驱动要求输入电压必须高于LED电压，需要具备出色的开关控制。
 

 

（汽车降压LED驱动TPS92519，TI）

 
升压型LED驱动的EMI性能同样很优秀，而且电池直接向LED转换，在汽车近远光灯、背光上应用颇多。一般来说，升压型LED驱动是相比其他类型拓扑来说最小的驱动方案。使用升压型LED驱动在带宽上会相对来说低一些，同时额定电感电流会更高，这是需要权衡的地方。
 

 
（汽车升压LED驱动TLD5097EL，英飞凌）

 
使用升压转换器进行升－降压能够驱动一个高于、低于或等于电源电压的LED串。这种拓扑结构的局限性是只受转换器的限制－－低端受控制器IC的最小电源电压限制，高端受控制器IC的最大输出电压限制。而降压－升压LED驱动器拓扑结构最复杂却也最灵活，只会受到控制IC的限制。
 
LED驱动必不可少的灵活调光控制
 
对于调光控制，模拟调光和PWM调光仍然是驱动里主流的控制方法。模拟调光具有连续的输出电流，可以减少闪烁问题，在和摄像头相关的应用中很受欢迎。模拟调光使用直流电压输入或者PWM输入。采用直流电压输入的模拟调光受限于电压精度，调光比通常偏低；PWM
输入可以实现高调光比，几乎能达到0-100%。
 
另一种调光控制PWM调光的输出电流是不连续的，依照不同的PWM调光方式能实现的效果不一。如果采用PWM调光想实现快速地调光速度并调光比也不低，并联FET调光是不错的选择。
 
小结
 
对于设计人员来说，设计出最佳的LED驱动越来越复杂。传统的设计原则以系统中LED的总功率水平为指标来选择不同的LED驱动。但是随着调光能力需求的提高以及其他需求的出现，在选择LED驱动时不仅要考虑到功率水平，还要充分考虑拓扑结构、效率、散热等各方面。