車(chē)載LED驅動(dòng)器需要特色化打磨，ROHM推出欠壓時(shí)安全亮燈的單芯片方案

車(chē)載LED驅動(dòng)器IC市場(chǎng)競爭十分激烈，廠(chǎng)商的核心競爭力體現在產(chǎn)品的特色，即在滿(mǎn)足基本功能要求的基礎上，實(shí)現差別化的設計。

例如，近日，車(chē)載LED驅動(dòng)器大廠(chǎng)ROHM（羅姆）面向汽車(chē)DRL（日間行車(chē)燈）、位置燈及尾燈等眾多插座型LED燈，推出業(yè)界首創(chuàng )的LED驅動(dòng)器“BD18336NUF-M”，特點(diǎn)是當車(chē)載電池欠壓時(shí)，僅1枚芯片即可實(shí)現安全亮燈，有助于DRL和位置燈用的最新插座型LED燈的小型化。

那么，該產(chǎn)品是如何實(shí)現這一功能的？車(chē)載LED驅動(dòng)器的特點(diǎn)是什么？羅姆半導體（上海）有限公司技術(shù)中心產(chǎn)品應用經(jīng)理葛家明先生向電子產(chǎn)品世界等媒體做了詳細介紹。

羅姆半導體（上海）有限公司 技術(shù)中心 產(chǎn)品應用經(jīng)理 葛家明

1 BD18336NUF-M的特色分析

當前，可維護的超小型插座型LED燈很受歡迎，ROHM此次發(fā)布的新產(chǎn)品“BD18336NUF-M”就是驅動(dòng)這類(lèi)LED燈的驅動(dòng)器。具體工作特點(diǎn)是：當電池電壓從13V降至9V時(shí)，利用新搭載的欠壓時(shí)電流旁路功能，通過(guò)切換LED電流路徑來(lái)防止燈滅，能夠始終保持30％以上的亮度。另外，以3.0mm見(jiàn)方的超小型封裝實(shí)現了600mA的高輸出。

與以往產(chǎn)品相比，①包括外圍電路在內的新方案的安裝面積減少約30%，可安裝于超小型插座型LED燈要求的10mm見(jiàn)方的電路板中。②使用以往產(chǎn)品如果不配置外圍電路，當電池欠壓時(shí)，LED燈就會(huì )熄滅，對周?chē)h(huán)境造成安全隱患，而新產(chǎn)品僅憑1枚芯片即可助力插座型LED燈實(shí)現安全亮燈和小型化。③為了支持溫度容易升高的高亮度白色LED，新產(chǎn)品還內置了抑制LED發(fā)熱量的功能，從而能夠適用于使用白色LED的DRL。

新產(chǎn)品已于2019年12月開(kāi)始出售樣品，計劃于2020年7月開(kāi)始暫以月產(chǎn)40萬(wàn)個(gè)的規模投入量產(chǎn)。該芯片的前工序是在日本，后工序是在羅姆的菲律賓工廠(chǎng)。

1.1 新的插座型LED燈及電路板

由于LED燈本身的長(cháng)壽命并且高密度安裝的特點(diǎn)，目前在車(chē)燈領(lǐng)域應用非常迅速。不過(guò)，以往的產(chǎn)品設計可以實(shí)現更復雜的性能要求，但是可維護性有所欠缺。具體如圖1左側可見(jiàn)，以往的方案是在電路板上可以大量地安裝元器件，以實(shí)現車(chē)載LED燈的多樣化設計以及更高性能的要求。但是客戶(hù)已經(jīng)不滿(mǎn)足于這樣的現狀，對于可維護性方面的要求也日益出現，像燈泡一樣可以容易更換的插座型LED燈開(kāi)始登場(chǎng)，如圖1右所示。

圖1

1.2 插座型LED燈的不足及解決策略

不過(guò)，插座型LED燈面臨的兩大課題，首先是由于插座型本身的體積限制，會(huì )造成客戶(hù)設計時(shí)的靈活性受限。其次是由于電路板的面積非常小，因此無(wú)法容納足夠多的元器件，致使在電池電壓欠壓的時(shí)候，LED燈會(huì )熄滅，這樣對周?chē)男熊?chē)安全還是造成了相當的隱患。

 針對這樣的課題，ROHM推出了超小型高輸出的線(xiàn)性L(fǎng)ED驅動(dòng)器IC，也就是本次的新產(chǎn)品BD18336NUF-M。隨著(zhù)此次新產(chǎn)品的推出，“預計在世界范圍內的車(chē)燈廠(chǎng)家都會(huì )開(kāi)始普及這樣一個(gè)設計?！备鸺颐鞣Q(chēng)。

圖2

它的主要功能如圖2紅色字所示，①在車(chē)載電池欠壓時(shí)的電流旁路功能；②輸出電流的降額功能。

1.3 兩個(gè)主要功能的原理

1）電流旁路

此次發(fā)布的新產(chǎn)品的特點(diǎn)，首先通過(guò)該單芯片的方案可以實(shí)現車(chē)載電池欠壓時(shí)的安全亮燈。圖3是工作示意圖，可以通過(guò)外圍3枚電阻去配置之后，監測電池電壓。當電池電壓在13V等正常工作的狀態(tài)下，恒流的LED驅動(dòng)器BD18336NUF-M可以正常地輸出電流，去保證負載——3顆LED燈的點(diǎn)亮。但是當車(chē)載電池電壓向下跌落，例如在9V以下的欠壓狀態(tài)的時(shí)候，由于該芯片內部搭載欠壓時(shí)的電流旁路的功能，可以去旁路負載中最下面一顆LED，保證剩余2顆LED燈以客戶(hù)期望的亮度實(shí)現點(diǎn)亮狀態(tài)；并且從電池電壓充分時(shí)的3顆燈點(diǎn)燈，到欠壓狀態(tài)下2顆燈的切換是平滑平穩的一個(gè)過(guò)程，不會(huì )出現燈閃的現象。這有助于客戶(hù)的新型插座型LED燈的安全設計以及小型化的要求。

圖3 欠壓時(shí)的電流旁路功能

圖4是LED亮燈情況的具體解釋?zhuān)酝a(chǎn)品的話(huà)，如果是驅動(dòng)3顆LED，考慮到3顆LED開(kāi)啟了壓降差不多是9V，當電池電壓在9V以下到6V欠壓時(shí)候，是無(wú)法開(kāi)啟3顆LED的，會(huì )出現燈滅的安全隱患。搭載了本次的新產(chǎn)品后，在欠壓9V-6V的工作區間以?xún)?，保證兩顆燈的LED點(diǎn)亮，最終可以保證插座型LED燈模組的30%以上亮度的安全要求。

圖4 相比以往產(chǎn)品的亮燈示意圖

電流旁路功能可參考圖5右，紅色的電流曲線(xiàn)是在車(chē)載電池減電時(shí)的一個(gè)電流曲線(xiàn)?？梢钥吹疆旊姵仉妷簭恼５?3V工況向6V跌落的過(guò)程中，新芯片內置的電流旁路的電路開(kāi)始啟動(dòng)，并且可以通過(guò)外圍電阻來(lái)配置其工作范圍，這樣可以看到，減電時(shí)的紅色電路曲線(xiàn)是在線(xiàn)性的上升過(guò)程中，也就意味著(zhù)外圍被旁路的LED3會(huì )出現逐漸熄滅的狀態(tài)。最終當電池電壓跌落到6V時(shí)，仍然可以保證2顆LED燈亮。

圖5 電流旁路的工作效果

2）白光LED——過(guò)溫降額功能

本次新產(chǎn)品BD18336NUF-M除了傳統的黃光和紅光以外，也對白光的應用做了充分的考慮，這樣使它適合應用于包含高亮度的白光LED在內的所有的LED燈色。

圖6

眾所周知，白光LED的功率相對較大，會(huì )有溫升的情況，該芯片內部已經(jīng)搭載了1個(gè)過(guò)溫降額的功能，可以?xún)H僅通過(guò)客戶(hù)在外圍配置1顆熱敏電阻器，就可以使得輸出的電流實(shí)現降額的功能。例如100kΩ的熱敏電阻器，可以在110℃左右開(kāi)始降額；47kΩ的熱敏電阻可以在85℃的溫度開(kāi)始實(shí)現電流降額，這就大大擴展了產(chǎn)品的應用范圍——除了傳統的紅光和黃光等尾燈和位置燈的應用之外，也可以用在日行燈以及霧燈等白光LED的應用場(chǎng)合。

4）相關(guān)問(wèn)題

插座型LED燈的成本是不是比以前更高？制造難度更大？葛家明經(jīng)理指出，插座型LED燈的制造難度，相對PCB板，其實(shí)并沒(méi)有太大差異。

安裝插座型LED燈的PCB板減少了，那么PCB的設計還是同原有一樣嗎？實(shí)際上，常規的設計客戶(hù)可以用普通的環(huán)氧樹(shù)脂FR4的板子，或者是考慮到散熱，增加一些散熱器的設計要求，可以搭載一些陶器板的設計，這樣都是可以的。

供應和現場(chǎng)工程師服務(wù)是否會(huì )受疫情的影響？“這一點(diǎn)請不要擔心，目前我們供貨還是比較正常的?，F場(chǎng)工程師的服務(wù)，考慮到目前的現狀，ROHM和客戶(hù)的一個(gè)支持基本上還是通過(guò)以線(xiàn)上為主。下一步還要看后面疫情發(fā)展控制的情況?！备鸺颐鹘?jīng)理稱(chēng)。

2 車(chē)載LED驅動(dòng)器

LED驅動(dòng)器IC是針對不穩定的輸入電壓，例如車(chē)載的電池，為負載的LED燈提供了一個(gè)恒定的電流，這樣可以實(shí)現LED燈亮度的恒定或是可調功能的IC。

圖7

車(chē)載LED燈可以分為2類(lèi)應用：車(chē)身的照明，室內的照明。其中車(chē)身照明包括了前照燈、日行燈、尾燈、轉向燈，而室內照明主要是汽車(chē)音響、導航、空調面板、RGB氛圍燈以及儀表盤(pán)警告燈的應用。

ROHM在這2個(gè)領(lǐng)域都有相關(guān)的IC布局，所以可以控制所有的汽車(chē)燈光。

3 電源技術(shù)助力LED驅動(dòng)器

ROHM在車(chē)載電源電路方面擁有很強的實(shí)力，可為用戶(hù)的小型化設計以及設計的簡(jiǎn)化做貢獻。其電源技術(shù)大致可以分為3個(gè)方面，DC/DC、AC/DC技術(shù)，線(xiàn)性L(fǎng)DO技術(shù)，以及此次的LED驅動(dòng)器的技術(shù)。

圖8

相關(guān)LED驅動(dòng)器方面，ROHM有如下的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：

? 抑制浪涌的技術(shù)；

? 頻率穩定的控制技術(shù)；

? 線(xiàn)性控制，也就是此次新產(chǎn)品BD18336NUF-M涉及到的技術(shù)；

? 局部調光的功能；

? 降噪的技術(shù)。

 4 ROHM的LED驅動(dòng)器產(chǎn)量及專(zhuān)利

從以往的手機、電視等等消費類(lèi)電子設備到當前熱門(mén)的車(chē)載用途，ROHM的LED驅動(dòng)器IC面向這些門(mén)類(lèi)廣泛的應用領(lǐng)域，年出貨量約2億片，其中車(chē)載領(lǐng)域1.4億片，消費類(lèi)電子約0.6億片。

在LED驅動(dòng)器IC方面的技術(shù)儲備，ROHM在單項專(zhuān)利、現有全部LED技術(shù)專(zhuān)利的總分、專(zhuān)利的數量上居于行業(yè)領(lǐng)先。

在汽車(chē)功能安全方面，ROHM在2018年的3月已經(jīng)正式取得了ISO 26262的流程認證。

5 針對兩輪電動(dòng)車(chē)的新方案：BD183x7EFV-M

在特色化方面，無(wú)獨有偶，針對兩輪電動(dòng)車(chē)尾燈等，ROHM近期也發(fā)布了一款芯片“BD183x7EFV-M”。它是4通道的線(xiàn)性L(fǎng)ED驅動(dòng)器，最大輸出電流每通道在150 mA，主要的功能如下圖紅色字所示，①內置了獨有的熱分散電路；②LED的單路控制功能，以及其它常用的開(kāi)短路檢測、保護功能以及診斷功能。該芯片的目標應用主要是尾燈、位置燈、霧燈以及轉向燈一些常規的應用場(chǎng)合。

圖9

1）內置了1個(gè)獨有的熱分散電路，以通過(guò)芯片自帶的4通道線(xiàn)性輸出，實(shí)現了客戶(hù)設計的小型化。

具體地，由于以往的設計例如在4路LED驅動(dòng)的時(shí)候需要在每個(gè)通道上都進(jìn)行相關(guān)的熱設計工作，BD183x7EFV-M由于內置了獨有的熱分散電路，所以客戶(hù)只需要在電池側輸入的地方做1次的熱設計考慮就可以達到這樣的目的，減少了模塊的成本。

圖10

2）LED單路控制的功能，這可以實(shí)現LED在異常工況下整燈模組LED關(guān)閉模式的控制。

這是由于在歐洲市場(chǎng)以及在日韓亞太市場(chǎng)對異常工況下的法規要求是有些差別的，例如對負載LED斷線(xiàn)的情況，在歐洲市場(chǎng)要求統一關(guān)閉所有的LED燈，也就是“一滅全滅”的功能；但是亞太市場(chǎng)的要求是異常工況的LED燈使它關(guān)閉，其它幾路正常的LED燈依舊保持亮燈的狀態(tài)。BD183x7EFV-M由于搭載了1個(gè)模式選擇的Pin MSET1的管腳，可以通過(guò)配置同時(shí)滿(mǎn)足歐洲市場(chǎng)以及亞太市場(chǎng)法規的要求，這樣就可以在各個(gè)國家的機型上做進(jìn)一步的擴展。

圖11

6 小結

車(chē)載LED驅動(dòng)器是個(gè)經(jīng)典話(huà)題，可以在特色化方面挖掘，需要具有工匠精神的打磨。