適合于汽車照明應用的各種LED驅(qū)動器方案及應用

3) 涵蓋降壓、升壓及降壓-升壓等不同配置的LED開關驅(qū)動器

驅(qū)動LED的開關穩(wěn)壓器的能效一般介于50%至90%之間，涉及降壓、升壓及降壓-升壓等不同拓撲結(jié)構(gòu)，講究EMI控制方法，主要用于汽車內(nèi)部照明、停車燈、霧燈、日間行車燈及側(cè)面標志燈等應用。安森美半導體應用于汽車LED照明的開關穩(wěn)壓器產(chǎn)品如表1所示。

其中，典型升壓控制器有如NCV8871。這是是一款帶多功能啟用(Enable)/同步(SYNC)引腳、能以外部時鐘同步的升壓控制器，用于驅(qū)動外部N溝道MOSFET。這器件可在3.5 V至 40 V的寬電池電壓范圍條件下工作，專門用于-40℃至150℃結(jié)溫，在工作溫度條件下提供±2.0%的輸出電壓精度，并提供低關閉電流(典型值小于10 μA)，幫助降低電能消耗。

在降壓開關驅(qū)動器方面，包括NCV8842、NCV8843及NCV51411等產(chǎn)品，適合于車身/遠程信息系統(tǒng)等應用。NCV8842/3是帶同步功能的1.5 A、170/340 kHz降壓驅(qū)動器，支持4.5 V至40 V輸入電壓，而輸出電壓可從1.27 V開始編程設定。同步引腳功能用于改善EMI性能。NCV5141x(如NCV51411及NCV51413)是CS5141x針對汽車應用的版本，提供高能效，在9到15 V輸入電壓條件下，以700 mA電流驅(qū)動2顆正向壓降為3.5 V LED的能效基本高于85%。另一款支持4.5至45 V輸入電壓的汽車級同步降壓控制器甚至在寬負載電流條件下提供高于93%的能效，且在休眠模式下的最大靜態(tài)電流僅為1 μA。

表1：安森美半導體應用于汽車LED照明的開關穩(wěn)壓器產(chǎn)品

此外，安森美半導體還提供多款能用于汽車LED照明的多拓撲結(jié)構(gòu)開關驅(qū)動器，包括NCV33063AV、NCV3065及NCV3163等。其中，NCV33063AV和NCV3065均支持最大1.5 A電流，能夠配置為降壓、升壓、SEPIC或降壓-升壓等拓撲結(jié)構(gòu)，適合汽車內(nèi)部照明應用。NCV3065亦可用于內(nèi)部照明，針對的是對成本非常敏感的應用，如果要求更高電流，還能配置為控制器。NCV3163則是一款最大電流3.4 A的單片開關穩(wěn)壓器，使系統(tǒng)設計人員能夠以最小數(shù)量的外部元件應用降壓、升壓或降壓-升壓(電壓反轉(zhuǎn))拓撲結(jié)構(gòu)。

4) 針對前照燈及組合尾燈等應用的高集成度照明管理IC

汽車的前照燈包括不同細分領域，如日間行車燈(DRL)、近光及遠光燈、信號燈和霧燈等。前照燈中最早應用LED的是日前行車燈。而隨著高亮度LED的成本持續(xù)降低及性能持續(xù)提升，越來越多的新車設計正更廣泛地將LED用于其它前照燈領域，如近光及遠光燈、信號燈及霧燈等，甚至利用LED提供光束整形、路面聚光(motorway spot)等新興功能。

一般而言，汽車前照燈要求支持從單個LED到多串LED，電壓可高達60 V;此外，還要求支持脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)光(如用于示廓燈)、高集成度、高能效、LED串低電磁輻射、集成診斷及通信接口等。安森美半導體針對LED汽車前照燈系統(tǒng)開發(fā)了NCV78663電源鎮(zhèn)流器及雙LED驅(qū)動器。NCV78663是先進的高可靠性、高能效的系統(tǒng)級芯片(SoC) LED驅(qū)動器，支持達2 A電流，提供高于90%的總能效，驅(qū)動高達60 V電壓的多串LED，能以PWM調(diào)光維持色溫及控制平均電流，使設計人員能夠以一顆高集成度的SoC控制遠光燈及近光燈、日間行車燈、轉(zhuǎn)向指示燈及霧燈，所需外部元件極少。這器件通過SPI接口與外部微控制器通信，在上電后動態(tài)地控制系統(tǒng)參數(shù)、檢測LED工作狀態(tài)并反饋診斷信息。圖5顯示的是NCV78663在先進的汽車前照燈應用中的電路圖。

圖5：a) 汽車LED前照燈應用圖例;b)基于NCV78663的汽車LED前照燈應用電路圖。

對于汽車尾燈應用而言，可以根據(jù)應用需求的不同，采用CCR這樣的低成本低電流LED驅(qū)動方案，也可以采用提供更高性能、更高能效等級的高集成度等級解決方案，如安森美半導體的高集成度線性電流穩(wěn)流及控制器NCV7680。這器件包含8路線性可編程恒流源，其設計用于汽車組合尾燈的穩(wěn)流和控制，每通道最高可輸出75 mA的LED驅(qū)動電流。NCV7680由于功能高度集成，使工程師能輕松地實現(xiàn)兩個亮度等級，其中一個用于停車，另一個用于尾部照明。如果需要，也可應用可選的PWM控制。設計人員僅需要一個外部電阻就可以設定所有通道的輸出電流。工作溫度范圍為−40℃至+150℃。

圖6：a) LED組合尾燈圖例; b)NCV7680在LED組合尾燈中的應用電路圖。

GreenPoint®網(wǎng)上設計仿真工具加快汽車LED照明設計

安森美半導體身為應用于高能效電子產(chǎn)品的首要高性能硅方案供應商，針對汽車 LED照明應用提供完整的系統(tǒng)方案，包括電源、MOSFET、整流器、保護、濾波器及熱管理產(chǎn)品等。此外，為了幫助設計人員加快LED照明設計，安森美半導體還提供GreenPoint®網(wǎng)上設計仿真工具，讓設計人員坐在工作臺前，即可以輕松地通過“選定LED驅(qū)動器”、“確定設計要求”、“自動產(chǎn)生設計電路圖”、“仿真及驗證”、“產(chǎn)生物料單及報告”、“下載報告為PDF文件”及“保存文件和分享”等幾個步驟，大幅縮短開發(fā)時間，加快產(chǎn)品上市進程。

這網(wǎng)上設計工具目前已經(jīng)支持多款安森美半導體的高能效LED驅(qū)動器產(chǎn)品的應用設計，其中支持的汽車應用 LED驅(qū)動器包括NSI45系列的多款器件，后續(xù)還將支持更多產(chǎn)品。

總結(jié)：

隨著LED性能不斷提升性能及成本不斷降低，在汽車內(nèi)部及外部照明中的應用領域越來越寬。設計人員需要針對具體應用選擇適合的LED驅(qū)動器方案，如線性恒流穩(wěn)流器、線性穩(wěn)壓器或開關穩(wěn)壓器等。安森美半導體身為應用于高能效電子產(chǎn)品的首要高性能硅方案供應商，提供應用于汽車照明、通過AEC Q100認證、涵蓋從低電流到大電流的完整LED驅(qū)動器產(chǎn)品線，其中還包括新近推出的系列高集成度、高能效的照明管理集成電路，方便設計人員根據(jù)具體應用要求，選擇適合的汽車LED驅(qū)動器解決方案。