做好阵列管理采用LED对汽车照明很关键

如果你计划选购一辆汽车，最关注的是什么指标？估计100％的人会说安全和价格。那么，在保证安全和价位合理的前提下，你还会关注哪些指标？估计这时候就是哪辆好看选哪辆了，因此现在的汽车设计也越来越追求时尚感。LED照明可以给汽车带来更直观的酷炫体验，而且节能效果更好，所以应用越来越广泛，包括汽车前灯、汽车尾灯、车窗照明、功能照明、高级照明等。Strategy Analytics的统计显示，安全性与品牌效应是提升LED在汽车前车灯平台接受度的两个主要因素，目前该方案的年增长率为30％。

图1 LED照明在汽车中的应用

然而，LED照明设计者也面临着诸多挑战，比如：空间、成本和设计复杂度要求大大提升，需要降低整体BOM成本；高功率应用要求效率越来越高，需要配备高效器件；设计需要具有灵活性，需要充分利用平台设计解决重用性问题；尽可能抑制EMI确保系统安全。针对这些问题，Maxim公司推出了全新的解决方案，其汽车产品事业部业务管理总监Tamer Kira介绍，“我们的芯片集成度越来越高，可以帮助用户降低BOM成本；同步整流的高效器件可以帮助用户降低功耗；多拓扑器件具有易用性，可以提高设计的灵活性；集成扩频功能，降低瞬态噪声，从而抑制EMI。”

由于一辆汽车中需要配备多组LED照明产品，因此OEM厂商正在为LED和矩阵照明设计引入高级安全管理。Maxim公司的MAX20092 就是一款12通道开关矩阵管理器，Tamer Kira表示，“该器件使得高性能LED阵列车灯和自适应光束调节设计能够满足更高电流的设备需求，同时降低方案尺寸、提高灵活性。矩阵开关的导通电阻为业界最低，该IC可最大程度减少LED阵列照明的发热，相比最接近的竞争方案降低65％。”

图2 基于MAX20096和MAX20092的LED照明应用

高度集成，单芯片升压降压实现无缝切换

将多种功能集成是未来芯片设计的一大趋势，集成化的优势在于单颗芯片就可以完成多种功能，工程师不需要附加其它电路，从而降低BOM成本。在汽车系统中必须要有升降压功能，传统方式是由升压芯片和降压芯片分别完成，而Maxim将这两种拓扑集成在一颗芯片上。

当然这种集成方案有些公司也可以实现，所不同的是，他们的方案在升压和降压之间转换时候需要经过一个中间状态，会引起较大的电压跌落，而Maxim的方案可以在升压和降压之间进行无缝切换，因此输出电压更为稳定。Tamer Kira以MAX20092为例解释，“当LED数量比较多时，需要的电压比较高，可以采用升压方案，当电压很低时可以采用降压方案，MAX20092可以支持1－4串LED，可以用Buck／Bootst升降压满足不同的LED数量配置，灵活性更大，满足可重用的需求。”

窄频率快速响应，实现更低EMI

汽车在行驶过程中，车灯能否准确实时发出信号关乎车主安全，因此实时监控车灯故障是确保行驶安全的重要环节。MAX20092可以广泛应用于车头灯、转向灯等矩阵LED照明管理模块，如图2所示，汽车的电池电压12V伏，通过MAX16990／2升到60V，然后通过 MAX20096 降压，给LED矩阵提供合适的电压。MAX20092具有先进的故障保护功能以及开路、短路及断线LED检测管理，从而确保行车安全。

如果想进行多个LED灯管理，以前需要MCU通过SPI总线逐个控制，如果切换频繁会加大总线压力，而 MAX20092 内部集成了12路开关矩阵，可以通过12路开关分别控制开关上连接的LED，而且每一个开关都可以单独控制。Tamer Kira介绍单独管理的优势在于，“当系统从点亮1个LED灯切换到点亮12个LED灯时，可以通过MAX20092控制。如果点亮一个LED灯需要4V电压，点亮12个LED需要升高到48V电压，MAX20096的新控制架构可以快速响应，这样的快速响应开关频率变化非常窄，同类的产品从4V到48V转压输出的开关频率变化范围很大，很难做到滤波，因此EMI非常大，我们既需要快速响应，还需要在这个响应时间内保证开关频率变化范围非常窄，从而做到更低的EMI干扰，MAX20096的摆率控制可降低EMI及噪音。另外，MAX20092还采用了低至70 毫欧 的RDS＿ON支持高达1．5A的LED电流驱动，可以实现低功耗、高效率。 ”

多个器件并联工作，实现大型像素阵列控制

一个MAX20092可以控制12个LED灯，如果需要多组是否可以并联多个MAX20092？ Tamer Kira 分析，“MAX20092可并行连接多达27个MAX20092器件，无需菊链，管理多达324个LED的大型像素阵列；允许设计者为每个IC配置1（串）x 12只串联开关、2（串）x 6只串联开关，以及4（串）x 3只串联开关，可以看到，在同一SPI总线上可以实现多组LED控制，OME厂商可以灵活地增加或者减少模块的数量，从而满足不同汽车厂商的差异化需求。”

此外，Maxim同时推出MAX20096 和 MAX20097双通道、同步buck高亮度LED控制器，与MAX20092协同工作，帮助设计者改进LED照明的瞬态响应。MAX20096和MAX20097可实现超快瞬态响应，具有与Maxim独有的平均电流模式控制实现接近固定的频率，使EMI降至最低，并支持可靠的高性能设计。