车用LCD面板背光应用电源浪涌设计考量

最新更新时间:2013-10-09来源: 电子发烧友关键字:电源浪涌  面板背光  车用LCD 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

  车用的DC电源由电源线提供,这条电源线连接了所有基于线路供电的电子模组、电池,以及由汽车引擎驱动的发电机。对于典型的12V或24V系统来说,我们通常看到的电源电压变化为±30%。因此,汽车应用中的所有电子模组都应该特别注意输入电压的变化。但是在电源浪涌期间,电源电压会大幅上升。在国际标準ISO7637-2中有pulse 2a和pulse 5a规範,并说明产生浪涌的一些塬因,pulse 2a所定义的浪涌是由线路和线束供电的电子模组中突然中断的电感电流所引起。pulse 5a所定义的浪涌是由以下情况所引起:当一个负载突降瞬态放电的电池被断开而且发电机同时又在利用残存在其电路的其他负载产生的充电电流时,激增发生并产生浪涌。

  描述上述浪涌的典型电源电压曲线如图1所示,相应的参数列于表1。由图中可看出最大电源电压可能是额定电压的5至7倍。虽然浪涌的持续时间不长,对pulse 2a来说只有0.05ms,而对pulse 5a来说只有几百毫秒,但直接连接到电源线的电子模组都可能由于浪涌过高而导致电压损坏。通常解决浪涌的做法是增加一个类似瞬态电压抑制器(TVS)这种类型的外部元件,它可以在电源浪涌期间箝制峰值电源电压。箝制电压的值可由客户选定。不过,电子模组的设计人员总是着眼于可以在宽广输入电压範围工作的应用电路,让单一设计可以满足客户的多样化需求。

  


  汽车背光应用的LED驱动器

  由于LED具有快速的回应时间、高对比和低功耗的特点,越来越多的人採用LED作为汽车应用中LCD面板背光的设计。LED一般透过串联连接形成一个LED串(若是大型面板可用多串LED),因此一个电流调节器可以调节许多LED的电流。LED串所需的驱动电压通常高于电源电压(12V或24V系统)。为提高驱动LED串的电源电压,电流调节器通常使用升压转换器。升压LED驱动器常见的架构包括可以驱动多个LED串的升压转换器和多通道线性电流调节器,如图2所示。升压转换器由电感L1、开关Q1、升压二极体D1和输出电容COUT组成。VIN和VOUT分别为输入和输出电压。LED灯串1到n经VOUT连接至多通道线性电流调节器,其正向电压表示为VLED1至VLEDn。每串LED的电流是由线性电流调节器1至n调节的,这些调节器嵌入在多通道线性电流调节器中,VCS1至VCSn代表每个线性电流调节器上的电压降。

  

  电源浪涌条件下的升压转换器

  在正常工作情况下,VOUT被调节到一个保证能够完全开启LED串的值,同时使VCS1至VCSn是最小值。举例来说,12个串联LED的LED串的顺向电压(VLED1至VLEDn)是38V,如果VCS1至VCSn的典型电压为1V,VOUT可能达到39V。因此,对于12V或24V系统,VOUT高于VIN。但在电源浪涌条件下,当VIN显着上升时,会出现VIN高于VOUT的异常情况。升压转换器的直接反应就是停止运转,即停止开关Q1,并使Q1保持关闭。但是在这种情况下升压二极体D1被正向偏置,电感L1出现短路,所以电流路径仍然存在(如图2所示),导致VOUT约等于VIN,PEAK,其中VIN,PEAK是浪  电源浪涌条件下的线性电流调节器

  在电源浪涌条件下,VOUT可能上升到VIN,PEAK,但由于存在LED电流,每串LED(VLED1至VLEDn)的顺向电压保持不变,它仍然是由线性电流调节器来调节,所以不会受到影响。因此,VCS1至VCSn显着增加。例如在正常工作条件下,可使VLED1和VCS1分别为38V和1V。如果在浪涌条件下VIN,PEAK为48V,VCS1可能为10V,这是正常情况的10倍。由于流经线性电流调节器的电流保持不变,VCS1至VCSn突然上升会大幅增加功率损耗。如果VIN,PEAK较大或VLED1至VLEDn较小,VCS1至VCSn则更大。这增加了线性电流调节器的功率损耗程度并可能会导致彻底损坏。为保护电路,良好的线性电流调节器设计应能减少调节电流,以限制浪涌条件下的功率损耗程度。

  

  建议使用的电路设计和测量结果

  图3所示为使用升压转换器和採用德州仪器旗下美国国家半导体LM3492双通道线性电流调节器组成的LED驱动器。该电路可驱动2个LED串,每串由12个150mA的LED组成,LED串的额定顺向电压为38V。图4和图5所示分别为在12V和24V正常输入电压下LM3492的SW、IOUT1(即线性电流调节器1的压降VCS1)接脚的电压稳态波形,以及总LED电流(ILED1+ILED2)。由此可以看出在正常条件下,VCS1低于1V。在VIN,PEAK为50V(图6)的浪涌条件下,升压转换器停止运转(VSW波形中看不到开关),总LED电流保持不变,但VCS1上升到约9V,这表示功率损耗为9倍以上。当VIN从峰值 结论

  越来越多人採用LED作为车用LCD面板背光的设计,但在电源浪涌条件下,车用电子模组可能要承受高出额定值5至7倍的输入电压。浪涌电压可透过瞬态电压抑制器等外部元件来进行箝制,而箝位电压可以由客户设定。电子工程师总是致力于设计可在宽广输入电压範围工作的电子模组,从而使单一的设计能够满足客户的多样化需求。本文说明由升压转换器和採用LM3492的双通道线性电流调节器组成的LED驱动器。在浪涌条件下,LED串仍然可以工作,这表示该设计能够满足在ISO失效模式严重程度分类的A类和B类规範;同时说明推荐电路在正常运行条件和浪涌条件下的波形。下降至额定电压时,升压转换器通常不会很快开启,因此LED电流出现小幅下降。如果VIN,PEAK增加至65V(如图7所示),VCS1进一步上升至27V,但总LED电流被内部过功率保护电路降至大约200mA(即每个通道为100mA,而不是150mA),以便保护线性电流调节器。

涌条件下的箝位峰值电源电压(取决于外部瞬态电压抑制器)。我们必须注意的是,升压控制器IC的最大电压和开关Q1(无论是使用外部开关还是整合在IC中的开关)的汲极电压应高于VIN,PEAK。否则,元件可能会在浪涌条件下损坏。 保护升压转换器的另一种方法是在电源线路和升压转换器间插入一个开关,如果检测到浪涌开关就会关闭。这种方法的主要缺点是由升压转换器供电的LED只能在浪涌条件下才能关闭。因此这种替代方法不适合ISO失效模式严重程度分类中的A类或B类的设计,塬因是这两种分类规定曝露在干扰期间和干扰之后,A类要求电子模组的所有功能都能像设计的那样执行,而B类也要求电子模组的功能在规定的容许下执行。

  

关键字:电源浪涌  面板背光  车用LCD 编辑:探路者 引用地址:车用LCD面板背光应用电源浪涌设计考量

上一篇:TL431的几种接法
下一篇:LT3759 DC/DC控制器设计关键

推荐阅读最新更新时间:2023-10-12 22:28

09年大尺寸LED背光面板出货达1.15亿片
  根据DisplaySearch 最新发表LED背光源面板出货及预测报告中指出,LED背光源面板在2009年Q2出货量达2千300万片,较上一季度大幅成长116%。根据DisplaySearch 大中华区副总经理谢勤益先生表示:“虽然LED背光源面板还有技术与较高成本的挑战,但TFT LCD面板制造商相当积极推出LED背光源面板,除了使产品具有更好显示效果与省电之外,轻薄特性更可使产品具有差异化,LED背光源面板出货增长对于第二季大尺寸面板成长率具有显著贡献”。   从应用别来看有1千430万片用在笔记本电脑上,790万片用在上网本上,60万片用在电视上,而有10万片用在桌上型显示器上。由以下表一显示2009年第二季 LED
[模拟电子]
致远电子可编程交流电源,用于电子设备启动浪涌电流测试
摘要:较大的启动浪涌电流,容易损坏电子设备的器件(如整流桥、继电器),也可能干扰到周围电子设备正常工作,甚至会导致电网线路跳闸断电。有效控制电子设备启动浪涌电流不仅有利于提高电子设备使用寿命,而且能降低对周围的电子设备干扰影响,量测和改善电子设备最大启动浪涌电流是电子设备研发和验证过程中不可或缺的环节。 日常生活中,我们常见手机充电器、电脑电源等电子设备插头插入插座瞬间,插座内部出现电火花,甚至还能听到一声“啪”。产生以上现象主要原因是电子设备启动浪涌电流过大。较大的启动浪涌电流,容易损坏电子设备的器件(如整流桥、继电器),也可能干扰到周围电子设备正常工作,甚至会导致电网线路跳闸断电。有效控制电子设备启动浪涌电流不仅有利于提高
[测试测量]
致远电子可编程交流<font color='red'>电源</font>,用于电子设备启动<font color='red'>浪涌</font>电流测试
通信直流电源输入防浪涌电路
一、过压浪涌测试方法   对于一些特定环境和用途的电子设备, 其供电电源中经常会有电压浪涌(本文所指浪涌均为过压浪涌),通讯设备过压涌浪主要有以下几种形式,具体参数如下:   为防止这些过压涌浪对后端用电设备的影响,在电源设计过程中必须对电源进行涌浪测试。   相关浪涌测试要求为:用电设备应经受五次过压浪涌,两次过压浪涌之间的时间间隔为1 min。   过压浪涌检测方法:首先用电设备在正常稳态电压下供电, 然后使用电设备输入电压增加到浪涌电压,最后输入电压恢复到正常稳态电压。过压浪涌后,电源及后端设备不应发生任何故障。   二、实际案例   某通信公司采用ACBEL出品的SV48-28-45
[电源管理]
通信直流<font color='red'>电源</font>输入防<font color='red'>浪涌</font>电路
一种防雷击浪涌的开关电源电路设计
  随着城市经济的发展,感应雷和雷电波侵入造成的危害却大大增加。一般建筑物上的避雷针只能预防直击雷,而强大的电磁场产生的感应雷和脉冲电压却能潜入室内危及电视、电话及电子仪表等用电设备。特别是太阳能控制仪表,由于太阳能安装位置的特殊情况,其使用稳定性是广大开发人员一直关注的重点。瞬间高电压的雷击浪涌以及信号系统浪涌是引起仪表稳定性差的重要原因,信号系统浪涌电压的主要来源是感应雷击、电磁干扰(EMI)、无线电干扰和静电干扰。金属物体(如电话线)受到这些干扰信号的影响,会使传输中的数据产生误码,影响传输的准确性和传输速率。如何设计防雷电路成为仪表研发的关键问题。    1 雷击浪涌分析   最常见的电子设备危害不是由于直接雷击引
[电源管理]
一种防雷击<font color='red'>浪涌</font>的开关<font color='red'>电源</font>电路设计
基于开关电源设计中浪涌抑制模块的方案拾遗
目前,考虑到体积,成本等因素,大多数AC/DC变换器输入整流滤波采用电容输入式滤波方式,电路原理如图1 所示。 由于电容器上电压不能跃变,在整流器上电之初,滤波电容电压几乎为零,等效为整流输出端短路。如在最不利的情况(上电时的电压瞬时值为 电源 电压峰值)上电,则会产生远高于整流器正常工作电流的输入浪涌电流,如图2所示。当滤波电容为470μF并且电源内阻较小时,第一个电流峰值将超过100A,为正常工作电流峰值的10倍。 图2 上电后输入浪涌电流 浪涌电流会造成电源电压波形塌陷,使得供电质量变差,甚至会影响其他用电设备的工作以及使保护电路动作;由于浪涌电流冲击整流器的输入熔断器,使其在若干次上电过程的浪涌电流冲击下而非过
[电源管理]
基于开关<font color='red'>电源</font>设计中<font color='red'>浪涌</font>抑制模块的方案拾遗
Phoenix Contact推出可节省电源箱空间的浪涌放电器
Phoenix Contact公司的下一代DIN轨线安装浪涌保护设备以更小的尺寸提供更大的安装灵活性,从而适用于工业和电信OE电源箱。 这种VALVETRAB紧凑式设备的尺寸为每通道12mm,为业界目前尺寸最小的产品。这种产品采用了对称插座和基板,从而无论电源线由顶端或底端接入均能实现了更大的安装灵活性。 这种新型浪涌保护器件为满足世界各种电源系统配置而设计,满足世界认可的技术、安装和认证标准,从而适用于全球各地。并提供各种版本满足1、2或3相电源系统的要求。
[新品]
直下式LED背光液晶面板2012年将爆发
  根据NPDDisplaySearch最新季度大尺寸TFT-LCD面板出货调查指出二个趋势,一是平板电脑用面板持续往更高解析度方向发展,以及低成本直下式LED背光面板将逐渐成为TFT-LCD电视面板另一主流。     NPDDisplaySearch预测,2012年第二季平板电脑显示幕的平均解析度将超过200ppi。第一季LED背光(包括侧光式和直下式)出货量首次占液晶电视面板总出货量的一半以上。此外,第三季直下式LED背光将占液晶电视面板总出货量的5%。     “TFT-LCD产业正经历着一些出人意料的发展,如更高的解析度应用于平板电脑面板和直下式LED背光发展。随着平板电脑子在多媒体领域的广泛应用,面板厂商不断提高
[家用电子]
开关电源浪涌电流抑制模块方案
    1 上电浪涌电流   目前,考虑到体积,成本等因素,大多数AC/DC变换器输入整流滤波采用电容输入式滤波方式,电路原理如图1所示。由于电容器上电压不能跃变,在整流器上电之初,滤波电容电压几乎为零,等效为整流输出端短路。如在最不利的情况(上电时的电压瞬时值为电源电压峰值)上电,则会产生远高于整流器正常工作电流的输入浪涌电流,如图2所示。当滤波电容为470μF并且电源内阻较小时,第一个电流峰值将超过100A,为正常工作电流峰值的10倍。   浪涌电流会造成电源电压波形塌陷,使得供电质量变差,甚至会影响其他用电设备的工作以及使保护电路动作;由于浪涌电流冲击整流器的输入熔断器,使其在若干次上电过程的浪涌电流冲击下而非过
[电源管理]
开关<font color='red'>电源</font>中<font color='red'>浪涌</font>电流抑制模块方案
小广播
最新电源管理文章
换一换 更多 相关热搜器件
随便看看
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved