设计个性化车载LED驱动,这些因素你想到了吗

2020-07-28来源: EEWORLD关键字:车载LED

高功率LED在现代照明系统中的应用数量不断激增,涵盖汽车灯饰、工业/商业标识、建筑照明以及各种消费电子等应用。行业之所以转向LED技术,是因为固态照明与传统光源相比具有明显的优势:电能转换为光输出不仅效率高,而且使用寿命长。在大多数应用中,这种更长的工作寿命使LED能永久性地嵌入到最终应用中,汽车灯饰也不例外。因为LED灯具有很高的应用灵活性,所以在进行汽车设计时,设计人员可利用LED高可塑性将车辆的灯光作为该汽车品牌外观亮点。

 

 

汽车上很多种类的灯已经由LED光源扛起了大梁,包括方向灯、尾灯、近光灯和刹车灯,这些LED灯担任的角色不同,功能不同,对为其驱动的电源也提出了不同的要求,并且驱动电路的拓扑结构必须尽可能地完全满足LED灯对驱动电源的要求。现在没有,也不可能存在一种通用的拓扑结构能满足所有LED光源的要求,而且可以兼顾低成本和高效率。针对此种情况,高性能模拟芯片厂商ADI基于长期积累的汽车电气化广泛经验,推出了多种LED驱动应用解决方案。

 

LED及其驱动IC的设计要点

 

LED的本质是一个电器等效的二极管。严格说来,它是电流驱动的器件。在实际使用中,很多因素会对LED输出产生不利影响,甚至导致严重的后果。因此,在设计LED驱动电路时,设计人员通常会重点关注以下几点:

 

(1)     为LED提供非常稳定的电流。LED IC驱动电路非常关键,因为这一电路要面对各种各样的输入电源,由于应用的不同导致驱动电路也各不相同,把输入电源转化成所需要的电压和电流,以实现最佳的LED性能。过压或过流都会对LED使用寿命或光输出造成不利影响,因此,电压和电流越稳定,系统就越可靠。所以,±5%范围内的稳压和稳流有利于延长使用寿命,减少使用故障。

 

(2)     为保护不受过压的影响,首先要求LED驱动电路能够处理比正常工作时更大的瞬变电压。如车载应用环境中,负载突降时电压会达到42V,甚至更高。

 

(3)     保护不受过热的影响也是较难处理的一个问题。LED装置一般较小,比较紧凑,没有空间设置散热器(甚至没有风扇实现空气对流散热)。因此,需要通过传导来处理大部分热耗,在设计构思阶段就需要考虑良好的散热。因此,转换效率非常高的LED驱动器电路也会有很大的帮助,效率90%以上的LED IC驱动器电路会有助于实现良好的散热设计。

 

低EMI设计应对车载复杂电磁环境

 

LT3922 同步 LED 驱动器具有集成的 2A、40V 开关,可配置为升压、降压或升压-降压型 LED 驱动器。。LT3922 具有不产生振铃的受控开关边沿,从而提供了高效率和低噪声的正确平衡。它们能够以高达 2.5MHz 的频率运行以实现紧凑的解决方案。

 

纤巧的 LT3922 LED 驱动器具有低 EMI、高效率和汽车环境中所需要的故障保护功能。该器件能处理 36V 汽车瞬态电压和 3V 冷车发动。其 Silent Switcher® 架构、扩展频谱频率调制 (SSFM) 和受控的开关边沿使之非常适合为LED 供电并实现低 EMI。它的灵活拓扑适用于日间行车灯、信号灯、尾灯和车前灯领域、以及仪表盘和具有高调光比的平视显示器。内置的故障保护功能减少了提供 LED 短路和开路保护所需的附加组件数目。

Figure 1. 2MHz Automotive Boost LED Driver Features Low EMI and Internally Generated PWM Dimming Has 91% Efficiency and Passes CISPR 25 Class 5 EMI

2MHz 汽车升压型 LED 驱动器具有低 EMI,内部产生的 PWM 调光具有 91% 的效率,

并达到了 CISPR 25 Class 5 EMI 规格要求

 

高调光比LED驱动器保障行车安全

 

汽车平视显示器、信息娱乐系统和仪表盘照明中使用的 LED 背光灯必须具备足够的亮度,以便与在白天不断涌入车内的直射阳光相抗衡,而且还能把亮度降低几个数量级,以避免在夜间使驾驶者出现瞬间致盲。一般的 LED驱动器为实现如此高之调光比可谓是无能为力。

 

集成了 36V、2A 开关的 LT3932 同步降压型 LED 驱动器具有很高的 PWM调光比。LT3932 将其高效率集成化电源开关内置在一个小外形 4mm x 5mm QFN 封装中,并能以高达 2MHz 开关频率运行,适用于紧凑的高带宽设计。当不需要高调光比能力,而且简单性是首要考虑因素时,其内部 PWM 发生器可用于产生受控于一个简单 DC 电压的 128:1 PWM 调光比。凭借用于处理开路和短路 LED 的内置故障保护功能,以及旨在帮助降低 EMI 的扩展频谱频率调制,LT3932 可满足汽车和工业 LED 照明应用的苛刻要求。

图 1:2MHz 汽车 LED 驱动器具有低 EMI 和在内部产生的 PWM 调光以及整个输入范围内的 90% 峰值效率 (未采用 EMI 滤波器时效率为 ~91%)

2MHz 汽车 LED 驱动器具有低 EMI 和在内部产生的 PWM 调光以及

整个输入范围内的 90% 峰值效率 (未采用 EMI 滤波器时效率为 ~91%)

 

高效实现汽车个性化转向信号指示

 

在新型豪车和高性能汽车上常见的动画式顺序点亮转向信号灯正在迅速普及,逐步取代传统的闪烁式指示灯。早期的顺序点亮转向信号的实现采用多个降压转换器或线性稳压器为转向信号灯组中的LED供电,导致解决方案复杂、相对低效且过于庞大,极大地限制了照明设计的应用领域。减少所需功率IC的数量,使用单个高效器件,是扩大照明设计人员选择范围的明显方式。

 

LT3942 是ADI公司非常通用的单芯片降压-升压稳压器IC之一。该升压-降压转换器能够应对在创建灵活紧凑的DC-DC转换器解决方案的同时不会牺牲性能的挑战。LT3942将四个40 V/2 A电源开关、 两个栅极驱动器自举二极管及其所有的控制和驱动器电路集成到一个4 mm × 5 mm小型QFN封装中。由于具有高达2 MHz工作开关频率能力,因此可以最大程度地减小外部元件的尺寸,节省 PCB空间,同时为各种DC-DC转换器提供了高带宽工作性能。

 

下图所示的顺序点亮转向信号设计采用LT3942从汽车电池以330mA电流为八个LED供电,并可选择为一串琥珀色LED(用于转向信号灯操作)、一串白色LED(用于日间行车灯)或其他装饰性照明(用于前灯/尾灯设计中)供电。

 

LEDs are turned on one at a time in sequential turn signal applications

 

在顺序点亮转向信号应用中,每次点亮一个LED,从而迫使DC-DC转换器迅速适应新的 PVIN:PVOUT 组合。这对LT3942来说不是问题,因为它可在 顺序点亮转向模式期间从升压、降压-升压、降压工作模式无缝转换,从而确保在各种模式下维持稳定的LED电流。

 

总结

 

随着车载LED灯应用形式越加复杂以及个性化程度越来越高,对于LED驱动器的性能要求也水涨船高。对于设计人员来说,无论是高可靠性、高安全性的稳压和电磁兼容性能要求,还是强散热、小型化的结构需求,ADI都有多种相应解决方案可供选择。借助这些产品,工程师们可以快速应对未来车载LED灯饰设计的变革。 

关键字:车载LED 编辑:muyan 引用地址:http://news.eeworld.com.cn/qcdz/ic504592.html 本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

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