1车用LCD面板背光应用电源浪涌设计考量

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。