緊湊型LED驅動(dòng)問(wèn)世 通吃汽車(chē)照明電路

　　愈行愈近的2011年，對于以歐洲為目標市場(chǎng)的車(chē)廠(chǎng)而言，意味著(zhù)ECE R87實(shí)行的時(shí)限將至。早在2008年歐盟已經(jīng)公告，自2011年2月開(kāi)始，新型小轎車(chē)、小貨車(chē)均需配備日行燈（DRL），其他貨車(chē)、大巴也將在2012年8月7日起配備。奧迪旗下A8、R8以及A4系列均已配有LED日行燈，從著(zhù)名汽車(chē)制造商積極跟進(jìn)日行燈推廣的行動(dòng)來(lái)看，LED采用率最高，顯然歐盟此舉將進(jìn)一步加速車(chē)用LED市場(chǎng)的增長(cháng)。

　　盡管LED的價(jià)格相較于傳統照明仍不夠平民，但財大氣粗的汽車(chē)行業(yè)并不差錢(qián)。作為高檔奢侈品，汽車(chē)的靈魂就是品質(zhì)。LED憑借長(cháng)壽命、低功耗成功打入了汽車(chē)市場(chǎng)。

　　據美國能源部統計，LED的使用壽命是傳統光源的20～25倍，比鹵素燈長(cháng)10倍。和傳統光源相比，同等功率LED輸出的流明比普通燈泡高3～4倍，比鹵素燈高2～3倍。使用LED還有助于提升燃油經(jīng)濟性，有效降低二氧化碳的排放量。以日行燈來(lái)說(shuō)，普通燈泡行駛每公里二氧化碳排放量為1.2g，LED則減少至0.58g。

表1 LED日行燈與傳統光源的能耗對比

　　LED驅動(dòng)電路工程大，一體化方案一手包辦

　　隨著(zhù)LED技術(shù)的不斷成熟，汽車(chē)行業(yè)對LED應用于儀表盤(pán)、車(chē)內環(huán)境照明早已輕車(chē)熟路，LED正逐步攻占剎車(chē)燈、霧燈、近光燈、遠光燈、日行燈以及自適應前燈（AFS）等車(chē)外信號指示、前燈照明。汽車(chē)照明運用LED固然大有裨益，但在系統設計方面仍有不少問(wèn)題有待克服。NXP汽車(chē)電子事業(yè)部全球銷(xiāo)售與市場(chǎng)副總裁Drue Freeman指出，LED應用于車(chē)外照明的挑戰在于需要集成化、靈活化和網(wǎng)絡(luò )化的驅動(dòng)器。

　　典型的汽車(chē)照明架構依托于車(chē)身控制模塊來(lái)實(shí)現控制照明，傳統的燈泡方案只需要一個(gè)開(kāi)關(guān)執行車(chē)身控制模塊的指令，控制電路相對來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單。

　　一旦轉向LED照明方案之后，照明控制電路立刻變得繁復。由于LED的色溫、輸出光通量和環(huán)境溫度有密切關(guān)系，需要采用MCU作為控制中心，根據環(huán)境溫度和光亮信號實(shí)時(shí)調整LED的亮度，采集LED上的信息并反饋到車(chē)身控制模塊，由此增加調壓、信號調節、溫度反饋、短路保護、電磁濾波等一系列電子器件。從成本考慮，相較于傳統照明光源的驅動(dòng)電路，LED架構的成本更高；從系統設計角度來(lái)說(shuō)，復雜電路無(wú)形中提高了系統的風(fēng)險，電子元器件故障排查難度也隨之加大。

　　傳統燈泡方案和LED照明電路對比

　　因此，提高LED照明控制模塊集成度不僅減少芯片占用電路板空間，通過(guò)減少電路中元件的使用量還有助于提高系統可靠性，減少系統開(kāi)支。

　　NXP推出的全集成式高度靈活型驅動(dòng)器芯片ASL1010NTK和ASL1010PHN集成了諸多核心功能，如直接LED溫度反饋、LED故障檢測、內部脈寬調制（PWM）和短路保護等。采用該緊湊型芯片無(wú)需外置MCU就能構建LED照明控制電路。此外，在電流輸入傳導過(guò)程中，紋波電流會(huì )明顯地體現在LED表現上，一般通過(guò)濾波器避免紋波電流對LED的影響，該解決方案有效消除了紋波電流避免使用外部濾波器，大幅減少驅動(dòng)電路所需的外部元件。Drue Freeman給出的參考設計中，該芯片搭配11個(gè)外部元件就可以實(shí)現同類(lèi)LED驅動(dòng)方案需要20多個(gè)元件才能實(shí)現的電路功能。

　　ASL1010NTK為8引腳版本，3×3mm的封裝尺寸可以和LED集成在同一個(gè)印刷線(xiàn)路板上，ASL1010PHN為同系列的16引腳版本，含有直接分級電阻輸入，并增加短路保護功能，防止連線(xiàn)等錯誤損壞LED。這兩款產(chǎn)品將于今年12月推出首批樣品，明年正式投入生產(chǎn)。

　　靈活支持多種LED方案，防止LED過(guò)熱有高招

　　LED已廣泛應用于汽車(chē)照明，即使是難啃的頭燈也有敢于吃螃蟹的廠(chǎng)商開(kāi)始采用LED。然而不同的汽車(chē)照明應用，照明模塊所使用的LED數量不一，驅動(dòng)電路也各不相同。照明控制器件需要更強大、更靈活的方案，以快速導入LED設計，充分發(fā)揮LED的節能優(yōu)勢。NXP推出的這款系統解決方案可以支持1～20個(gè)LED串聯(lián)，輸出電壓范圍為6V～60V，可以支持不同的汽車(chē)平臺，包括混合動(dòng)力車(chē)。

　　另外，不同LED制造廠(chǎng)商、不同LED批次之間的特性也存在差異，而LED陡峭的正向特性會(huì )讓驅動(dòng)電壓上的少許變化就引起驅動(dòng)電流的強烈波動(dòng)。因此，LED廠(chǎng)商必須根據LED色澤、亮度劃分不同級別，以往需要按各級別分別設計、優(yōu)化LED驅動(dòng)電路。由此不難理解LED照明產(chǎn)業(yè)出現固定向特定LED制造商采購的鎖定效應了。NXP此番推出的ASL1010 PHN（16引腳版本）有望為L(cháng)ED照明松綁，它可以根據不同LED的特性分配分級電阻從而實(shí)現驅動(dòng)電路的靈活性，賦予系統廠(chǎng)商設計、采購LED燈時(shí)更多的自由度。

　　由于目前LED技術(shù)的限制，LED光電轉換效率還有待提高，損失的電能以熱能的方式釋放，導致LED周?chē)鷾囟冗^(guò)高進(jìn)而引發(fā)嚴重的光衰問(wèn)題，更要命的是，LED使用壽命因此大幅縮水。大功率前燈的耗電量大，散熱問(wèn)題最為突出，這也是至今LED頭燈難以普及的癥結所在。ASL1010NTK和ASL1010PHN通過(guò)溫度反饋，并結合PWM調節流經(jīng)LED的電流來(lái)防止LED過(guò)熱的問(wèn)題。

　　這兩款產(chǎn)品是NXP針對汽車(chē)LED照明驅動(dòng)推出的首款產(chǎn)品，老牌汽車(chē)電子供應商NXP的血液里流淌著(zhù)拆分前飛利浦照明的基因，相信他對于汽車(chē)LED照明的規劃不會(huì )止步于此。Drue Freeman透露，NXP對于車(chē)用LED驅動(dòng)芯片有長(cháng)遠的規劃，不久的將來(lái)會(huì )針對低電流驅動(dòng)器集成電源開(kāi)關(guān)，集成總線(xiàn)接口（CANLIN接口），以及多通道的驅動(dòng)器用于驅動(dòng)燈組形成光速的效果。最讓人興奮的是NXP將LED驅動(dòng)器的集成度再推上一個(gè)新高度——無(wú)傳感器的溫度感測，屆時(shí)LED驅動(dòng)芯片將無(wú)需溫度反饋電阻即可感知LED的溫度。