適合于汽車照明應(yīng)用的各種LED驅(qū)動(dòng)器方案及應(yīng)用

3) 涵蓋降壓、升壓及降壓-升壓等不同配置的LED開關(guān)驅(qū)動(dòng)器

驅(qū)動(dòng)LED的開關(guān)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?fù)浣Y(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(biāo)志燈等應(yīng)用。安森美半導(dǎo)體應(yīng)用于汽車LED照明的開關(guān)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(shí)鐘同步的升壓控制器，用于驅(qū)動(dòng)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(guān)閉電流(典型值小于10 μA)，幫助降低電能消耗。

在降壓開關(guān)驅(qū)動(dòng)器方面，包括NCV8842、NCV8843及NCV51411等產(chǎn)品，適合于車身/遠(yuǎn)程信息系統(tǒng)等應(yīng)用。NCV8842/3是帶同步功能的1.5 A、170/340 kHz降壓驅(qū)動(dòng)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(shè)定。同步引腳功能用于改善EMI性能。NCV5141x(如NCV51411及NCV51413)是CS5141x針對(duì)汽車應(yīng)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(dòng)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(jí)同步降壓控制器甚至在寬負(fù)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(dǎo)體應(yīng)用于汽車LED照明的開關(guān)穩(wěn)壓器產(chǎn)品

此外，安森美半導(dǎo)體還提供多款能用于汽車LED照明的多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)開關(guān)驅(qū)動(dòng)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)，適合汽車內(nèi)部照明應(yīng)用。NCV3065亦可用于內(nèi)部照明，針對(duì)的是對(duì)成本非常敏感的應(yīng)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(guān)穩(wěn)壓器，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能夠以最小數(shù)量的外部元件應(yīng)用降壓、升壓或降壓-升壓(電壓反轉(zhuǎn))拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

4) 針對(duì)前照燈及組合尾燈等應(yīng)用的高集成度照明管理IC

汽車的前照燈包括不同細(xì)分領(lǐng)域，如日間行車燈(DRL)、近光及遠(yuǎn)光燈、信號(hào)燈和霧燈等。前照燈中最早應(yīng)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(shè)計(jì)正更廣泛地將LED用于其它前照燈領(lǐng)域，如近光及遠(yuǎn)光燈、信號(hào)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(gè)LED到多串LED，電壓可高達(dá)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(dǎo)體針對(duì)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(dòng)器。NCV78663是先進(jìn)的高可靠性、高能效的系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC) LED驅(qū)動(dòng)器，支持達(dá)2 A電流，提供高于90%的總能效，驅(qū)動(dòng)高達(dá)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(shè)計(jì)人員能夠以一顆高集成度的SoC控制遠(yuǎn)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(dòng)態(tài)地控制系統(tǒng)參數(shù)、檢測(cè)LED工作狀態(tài)并反饋診斷信息。圖5顯示的是NCV78663在先進(jìn)的汽車前照燈應(yīng)用中的電路圖。

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

對(duì)于汽車尾燈應(yīng)用而言，可以根據(jù)應(yīng)用需求的不同，采用CCR這樣的低成本低電流LED驅(qū)動(dòng)方案，也可以采用提供更高性能、更高能效等級(jí)的高集成度等級(jí)解決方案，如安森美半導(dǎo)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(shè)計(jì)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(dòng)電流。NCV7680由于功能高度集成，使工程師能輕松地實(shí)現(xiàn)兩個(gè)亮度等級(jí)，其中一個(gè)用于停車，另一個(gè)用于尾部照明。如果需要，也可應(yīng)用可選的PWM控制。設(shè)計(jì)人員僅需要一個(gè)外部電阻就可以設(shè)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(yīng)用電路圖。

GreenPoint®網(wǎng)上設(shè)計(jì)仿真工具加快汽車LED照明設(shè)計(jì)

安森美半導(dǎo)體身為應(yīng)用于高能效電子產(chǎn)品的首要高性能硅方案供應(yīng)商，針對(duì)汽車 LED照明應(yīng)用提供完整的系統(tǒng)方案，包括電源、MOSFET、整流器、保護(hù)、濾波器及熱管理產(chǎn)品等。此外，為了幫助設(shè)計(jì)人員加快LED照明設(shè)計(jì)，安森美半導(dǎo)體還提供GreenPoint®網(wǎng)上設(shè)計(jì)仿真工具，讓設(shè)計(jì)人員坐在工作臺(tái)前，即可以輕松地通過“選定LED驅(qū)動(dòng)器”、“確定設(shè)計(jì)要求”、“自動(dòng)產(chǎn)生設(shè)計(jì)電路圖”、“仿真及驗(yàn)證”、“產(chǎn)生物料單及報(bào)告”、“下載報(bào)告為PDF文件”及“保存文件和分享”等幾個(gè)步驟，大幅縮短開發(fā)時(shí)間，加快產(chǎn)品上市進(jìn)程。

這網(wǎng)上設(shè)計(jì)工具目前已經(jīng)支持多款安森美半導(dǎo)體的高能效LED驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品的應(yīng)用設(shè)計(jì)，其中支持的汽車應(yīng)用 LED驅(qū)動(dòng)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(yīng)用領(lǐng)域越來越寬。設(shè)計(jì)人員需要針對(duì)具體應(yīng)用選擇適合的LED驅(qū)動(dòng)器方案，如線性恒流穩(wěn)流器、線性穩(wěn)壓器或開關(guān)穩(wěn)壓器等。安森美半導(dǎo)體身為應(yīng)用于高能效電子產(chǎn)品的首要高性能硅方案供應(yīng)商，提供應(yīng)用于汽車照明、通過AEC Q100認(rèn)證、涵蓋從低電流到大電流的完整LED驅(qū)動(dòng)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(shè)計(jì)人員根據(jù)具體應(yīng)用要求，選擇適合的汽車LED驅(qū)動(dòng)器解決方案。