汽车智能化浪潮：国产显示屏PMIC、LED矩阵控制芯片迎来突破

电子发烧友网报道（文/莫婷婷）随着全球汽车行业的持续发展，尤其是新能源车的兴起，汽车显示系统正在经历一场智能化的技术革新。随之而来的，是车载LCD显示屏和车载照明系统的迭代，这将让高性能车规级LCD显示屏PMIC、LED驱动器和LED矩阵控制芯片的需求日益增长。更为重要的是，汽车智能化也对多款芯片的技术规格、功能安全及可靠性有着更严格的要求。
 
 
车载LCD显示屏PMIC迭代：安全机制更全面，效率更高

当前，受益于新能源汽车智能化发展，车规级LCD显示屏PMIC（电源管理芯片）市场也持续增长。从目前的市场需求来看，车载PMIC的迭代主要受到两大方面的影响。
 
一是汽车内部的显示屏呈现多屏化、大尺寸及高清显示的趋势，包括中控屏、娱乐屏和仪表盘屏等屏幕的显示技术也在持续升级，这对高效能、高可靠性的PMIC提出了更高要求。
 
二是LCD技术在车载显示技术中仍然占主流地位，特别是有着成本和使用寿命优势的a-Si LCD还在被广泛采用。
 
市场调研机构Omdia的数据显示，2023年车载显示市场整体出货量超过2.07亿片，同比增长7%。其中中国大陆面板厂的车载显示面板出货量占到一半左右。在市场持续增长的背景下，多家芯片厂商入局，推出车规级LED 显示屏PMIC。
 
今年以来豪威集团发布了多款车规级产品，今年6月发布了首款车规级LCD显示屏PMIC---WXD3137Q。根据官方的介绍，WXD3137Q支持强制PWM(FPWM)或Power saving mode(PSM)。还具备极低的关断电流（0.05uA典型值）和静态电流（300uA典型值）。
 
在产品的安全性和可靠性上，WXD3137Q具备UVLO（欠压锁定）、OVP（过压保护）、OCP（过流保护）和OTP（过温保护）功能。
 
在应用性能上，300uA (Typ.) 静态电流提高了能效。豪威集团展示了与竞品在PWM模式下的应用情况：在相同测试条件下，轻载情况下比竞品提高约10%效率，重载情况下比竞品提高约6%效率，效率更高。轻载高效模式下，WXD3137Q的纹波约为13mV，竞品的为48mV，波纹更小，电源输出更稳定。
 
官方表示，WXD3137Q在车载显示屏的应用上具备灵活性和可靠性，芯片可以为显示Source芯片供电，也支持为显示Gate芯片供电，这主要是得益于集成两路正负压电源，支持扩展外部两路电荷泵架构产生VGH/VGL电源。
 
除了豪威集团，奕斯伟也在今年3月宣布首颗车载LCD显示屏PMIC——EPA9900量产的消息。
 
根据奕斯伟的介绍，EPA9900适用于a-Si、LTPS）、Oxide等多种主流LCD显示屏，在灵活性、可靠性、转换效率、保护性能上具备优势。EPA9900同样能为显示Source芯片供电，还能为显示Gate芯片供电。支持输出电压、启动关断时序灵活配置。
 
在保护性能方面，EPA9900具备独立的OVP（输出过压保护）、联动的UVP（欠压保护）和SCP（ 短路保护），具体的表现为：在检测到异常时可以及时切断电源，防止短路；在异常负载时可以及时保护关断，并重启。
 
在应用性能方面，EPA9900与竞品相比，在使用两路电源情况下系统效率可提升5%-10%，在使用四路电源情况下，提升超3%的效率。
 
从两款车载LCD显示屏PMIC新品来看，车规级LED 显示屏PMIC在技术上朝着高系统集成度、提升效率保护机制等方面迭代。但是该类产品还面临着一定的技术挑战，包括开发过程中的高技术壁垒，需要满足车规认证标准，以及长导入周期。毫无疑问，芯片厂商在这方面还将持续加大投入。
 
 
 
车载照明智能化，热性能、更高效控制LED灯珠成为关注点

除了车载显示屏，汽车照明技术也在经历一场划时代的革新。其中，LED照明技术以其高效能、长寿命和灵活的设计特性逐渐成为汽车照明领域的主流。这些趋势不仅推动了对车规级LED照明相关芯片的需求上涨，包括LED驱动器、LED矩阵控制芯片，也促使相关技术不断创新以满足汽车行业的严格标准。
 
就在今年5月，纳芯微推出车规级16/24通道线性LED驱动器NSL21916/24，能用于动态贯穿式尾灯、动态发光格栅灯和ISD智能交互灯等场景。
 
纳芯微表示，NSL21916/24在热性能、调光性能以及诊断保护功能上具备优势。
 
热性能上采用的是纳芯微热共享技术，仅依靠输入端单个Shunt电阻提升多通道线性LED驱动器件的热性能，降低线性LED驱动芯片功耗。
 
纳芯微展示了没有热共享技术和采用热共享技术的热性能实测对比，在10V的情况下，没有使用热共享技术的IC温度为82.4℃，采用热共享技术后降至64.7℃；6V的情况下，没有使用热共享技术的IC温度为45.6℃，采用热共享技术后降至41.4℃。

图源：纳芯微

 
从上述对比测试来看，纳芯微热共享技术带来的热性能是明显提升的。此外，NSL21916/24还具备更低的Dropout Voltage，且内置8-bit SAR ADC，可调节前级DC/DC输出电压。
 
LED驱动器性能的提升对LED系统的效率、寿命和可靠性都与温度密切相关。LED驱动器在高温环境下工作，高温会导致内部电阻增加，从而增加功耗，转换效率会降低。对其电路中的元器件的可靠性也会带来一定影应，且温度波动会导致LED驱动器的性能不稳定，影响照明效果。
 
因此为了解决热问题，设计师在电路设计中通常会加入热管理元素，如散热片、热管和风扇等，不过这些会导致成本上升，减少了可利用的空间。由此来看，纳芯微的热共享技术可以说是在很大程度上解决了多个问题。
 
除了车载显示屏，车载照明也是朝着智能化的方向发展。车灯作为汽车重要的组成部分，承担着照明和信号传递的基本功能，与此同时，车灯智能化已成为汽车行业的一大发展趋势。主要表现在技术的多样性，包括LED矩阵式、LCD式、DLP式等，同时还能实现实时交互；具备迎宾、律动式尾灯、投影等多种功能。这也就给LED矩阵控制芯片带来增长机会。
 
极海半导体在今年6月也发布了用于车灯系统的新品——首款GALT61120汽车前灯LED矩阵控制芯片。GALT61120是一款模拟增强型ASIC芯片，这款新品的亮点在于芯片能够实现像素级独立控制每个LED灯珠，实现精准的光束控制和动态照明效果，增强了车灯系统的互操作性、驾驶安全。
 
根据介绍，GALT61120支持远光、近光、图画显示等功能切换和亮度调节控制。可独立驱动12路LED或LED串，也可对4个子串编程控制，实现子串组合模式，不仅能根据实际应用需求实现不同功能模块的应用拓展，还能最大限度驱动大功率LED灯珠。


在车灯智能化的发展过程中，LED矩阵控制芯片的迭代将在一定程度推动前照灯系统、高亮度LED矩阵系统、ADB自适应车灯系统等智能车灯照明系统应用创新。