TPS92623-Q1汽车级高侧LED驱动器技术解析与应用指南

描述

Texas Instruments TPS92623-Q1汽车用高侧LED驱动器是一款三通道器件,采用独特的热管理设计,可降低温升。汽车电池直接为TPS92623-Q1线性驱动器供电,具有较大电压变化,每通道输出满电流负载高达150mA。利用外部分流电阻器共享输出电流并耗散驱动器的功率。TPS92623-Q1驱动器的全面诊断能力包括LED开路、LED对地短路电路以及器件过温保护。TI TPS92623-Q1的“一败皆败”–功能可与其他LED驱动器(如TPS9261x-Q1、TPS9262x-Q1、TPS92630/8-Q1和TPS92830-Q1)一起工作来满足不同要求。

数据手册:*附件:Texas Instruments TPS92623-Q1汽车用高侧LED驱动器数据手册.pdf

特性

  • 符合汽车应用类AEC-Q100标准:
    • -40°C至+125°C,TA 温度等级1
  • 4.5 V 到 40 V 的宽输入电压范围
  • 通过外部分流电阻器实现热共享
  • 故障模式下低电源电流
  • 三个高精度电流调节器:
    • 每个通道高达150mA电流输出
    • 整个温度范围上5%的输出精度
    • 通过电阻器独立设置电流
    • 独立PWM引脚,用于亮度控制
  • 低压差电压:
    • 600mV(150mA最大压差)
  • 诊断和保护
    • LED开路,具有自动恢复功能
    • LED对地短路,具有自动恢复功能
    • 诊断使能具有可调阈值
    • 故障总线可配置为单失效-全失效或者仅失效通道关闭 (N-1)
    • 热关断
  • 工作结温范围:–40°C至150°C

典型应用图

三通道

器件上的功率耗散

三通道

框图

三通道

TPS92623-Q1汽车级高侧LED驱动器技术解析与应用指南

一、产品概述

TPS92623-Q1是德州仪器(TI)推出的汽车级三通道高侧线性LED驱动器,专为汽车照明系统设计,具有以下核心特性:

  • AEC-Q100认证‌:符合Grade 1温度范围(-40°C至125°C)
  • 宽输入电压‌:4.5V至40V,适应汽车电池电压波动
  • 精准电流调节‌:每通道独立设置,最高150mA输出,全温范围±5%精度
  • 创新热管理‌:通过外部分流电阻实现热共享控制
  • 全面诊断保护‌:LED开路/短路检测、热关断保护
  • 灵活控制‌:独立PWM引脚实现亮度调节

典型应用场景‌:

  • 汽车外部照明:尾灯、高位刹车灯、侧标志灯
  • 小型指示照明:门把手、盲点指示灯、充电口照明
  • 车内照明:顶棚控制台、阅读灯
  • 通用LED驱动应用

二、关键技术创新

2.1 热共享架构设计

TPS92623-Q1采用创新的双输出路径架构:

  • OUTx路径‌:直接连接LED阳极
  • RESx路径‌:通过外部电阻连接LED,分担功率耗散
  • 动态电流分配‌:根据压差自动调整两路电流比例,最大化利用外部电阻散热

2.2 精准电流控制

  • 电压基准‌:150mV典型值(±5%精度)
  • 电流计算公式‌:I(OUTx_Tot) = V(CS_REG)/R(SNSx)
  • 通道匹配‌:±3%通道间偏差(最大值)
  • 器件间一致性‌:±4%批次间偏差(最大值)

2.3 先进诊断功能

  • 开路检测‌:V(INx)-V(OUTx) < 420mV触发(可调阈值)
  • 短路检测‌:V(OUTx)或V(RESx) < 640mV触发
  • 故障恢复‌:自动重试机制(I(Retry) = 1.08-1.528mA)
  • 诊断使能‌:DIAGEN引脚可禁用开路检测避免误报

三、引脚功能详解

16引脚HTSSOP封装(PWP) ‌:

引脚名称功能描述
SUPPLY电源4.5-40V工作电压,需接去耦电容
INx电流输入连接电流检测电阻R(SNSx)设置通道电流
OUTx主输出直接连接LED串正极
RESx分流输出通过外部电阻连接LED,典型值55-80Ω
PWMxPWM控制>1.26V开启输出,<1.045V关闭输出,支持200Hz PWM调光
DIAGEN诊断使能>1.14V使能开路检测,<1.045V禁用
FAULT故障总线开漏输出,支持"一损全关"故障联动
GND必须连接低阻抗地平面,热焊盘需良好接地

四、典型应用设计

4.1 尾灯驱动方案

设计参数‌:

  • 输入电压:9-16V(典型12V)
  • LED配置:3串×3LED,VF=2.15V(典型)
  • 目标电流:130mA/通道

4.2 PCB布局要点

  1. 热设计‌:
    • 功率元件间距>20mm避免热累积
    • 2oz铜厚,大面积铺铜散热
    • 热焊盘使用多个过孔连接底层铜箔
  2. 信号完整性‌:
    • R(SNSx)电阻尽量靠近INx引脚
    • PWM走线远离功率路径
    • 每个OUTx引脚接10nF陶瓷电容到地
  3. 故障总线‌:
    • FAULT走线需考虑抗干扰
    • 多器件并联时使用20kΩ上拉电阻

五、故障处理机制

5.1 保护功能配置

故障类型检测条件响应措施恢复方式
LED开路V(INx)-V(OUTx)<420mV关闭通道,FAULT拉低自动重试
LED对地短路V(OUTx)<640mV关闭通道,FAULT拉低自动重试
过热保护Tj>172°C(典型)关闭所有输出温度降低后恢复
电源欠压VSUPPLY<3.6V(上升沿)器件复位电压恢复后重启

5.2 故障总线模式

  • 一损全关模式‌:多器件FAULT引脚直接并联,任一故障导致全部关闭
  • 独立故障模式‌:通过PNP晶体管隔离,仅关闭故障通道

六、性能优化建议

  1. 热共享电阻选择‌:
    • 典型值55-80Ω(根据散热需求调整)
    • 功率计算:P(RESx) = I(RESx)² × R(RESx)
    • 推荐额定功率≥实际计算值的2倍
  2. PWM调光优化‌:
    • 推荐200Hz频率(避免可见闪烁)
    • 上升/下降时间:典型3μs(10%-90%)
    • 延迟时间:典型3μs(PWM到输出响应)
  3. 效率提升方法‌:
    • 在允许范围内尽量降低输入电压
    • 优化LED串VF匹配减少压差损耗
    • 合理分配OUTx/RESx电流比例
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