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汽車(chē)LED應用給電源管理IC帶來(lái)了新的機遇和挑戰
作者：
時(shí)間：2013-05-31
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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在過(guò)去的十年里，汽車(chē)電子產(chǎn)品有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，車(chē)載電子控制、車(chē)載信息服務(wù)以及娛樂(lè )系統不管是在數量上還是在精細程度上都有了顯著(zhù)的提高。本文將重點(diǎn)探討這種成長(cháng)的主要組成部分之一，即：目前以及下一代汽車(chē)中LED照明使用率的飛速提高。這種新型照明領(lǐng)域給汽車(chē)電子產(chǎn)品的設計師和制造商均帶來(lái)了新的挑戰。了解這些挑戰并找到可行的解決方案是最為重要的，因為與這些照明系統相關(guān)聯(lián)的發(fā)展似乎是沒(méi)有止境的。
LED照明
諸如小外形尺寸、低功耗和快速接通時(shí)間等優(yōu)勢開(kāi)創(chuàng )了高亮度LED被當今汽車(chē)所廣泛采用的局面。LED在汽車(chē)中的初始應用是中央高架停車(chē)燈(CHMSL)；這些應用使用紅光LED來(lái)提供一個(gè)非常扁薄的照明陣列，該照明陣列易于安裝，而且永遠不需要更換。
傳統上，白熾燈泡是最為經(jīng)濟的光源，而且仍然被許多汽車(chē)所采用。然而，隨著(zhù)可用照明空間的日益縮小以及對照明光源使用壽命要求的不斷提高，由LED所提供的燈光色彩和設計方案正在迅速取代白熾燈泡應用。即使是傳統的CCFL TFT-LCD背光源應用，目前也在逐漸地被白光LED陣列所取代。
更有甚者，人們還在利用一種電“可操縱”型高電流LED陣列來(lái)開(kāi)發(fā)車(chē)前燈，而該領(lǐng)域一直是被鹵素/氙燈絲設計所把持的。幾乎所有的汽車(chē)照明應用(包括車(chē)身內部/外部照明和背光照明應用)都將逐步過(guò)渡為采用LED。采用LED的好處具有諸多積極的含意。首先(也許是最重要的一點(diǎn))，它永遠不需要更換，因為其長(cháng)達100,000小時(shí)的固態(tài)壽命(服役年限：11年半)比汽車(chē)的使用壽命還要長(cháng)。這使得汽車(chē)制造商能夠把它們永久性地嵌入車(chē)艙內的照明系統中，而無(wú)需像以往那樣留有用于更換燈絲燈泡的入口。由于LED照明系統不需要白熾燈泡所要求的安裝深度或面積，因此還可使汽車(chē)的造型發(fā)生顯著(zhù)的變化。LED的另一項優(yōu)勢是其具有低功耗，因而能夠使得耗油量有所減少。
汽車(chē)LED照明的設計參數
為了確保最佳的性能和長(cháng)久的工作壽命，LED需要一個(gè)有效的驅動(dòng)電路。這些特殊的驅動(dòng)電路必須能夠從一根相當苛刻的汽車(chē)電源總線(xiàn)獲取工作電源，而且還應兼具成本和空間“效益性”。為了維持其長(cháng)久的工作壽命，一定不得超過(guò)LED的電流和溫度限值。表1羅列了針對一個(gè)高電流白光LED的典型正向電壓與驅動(dòng)電流的相互關(guān)系。
在單個(gè)LED至三個(gè) (串聯(lián)) LED的應用中，將需要一個(gè)降壓型LED驅動(dòng)器(比如：凌力爾特的LT3475)，用于把汽車(chē)總線(xiàn)電壓(標稱(chēng)值為12V)降至一個(gè)更加合適的LED電壓，根據應用的LED彩色和亮度要求的不同，該LED電壓的變化范圍可在2.68V至4.88V(每個(gè)LED)之間。與此相反，在諸如剎車(chē)燈等需要多個(gè)由多達8個(gè)串聯(lián)LED組成的LED串的應用中，所需的輸出電壓為21V至39V，所以必需采用一個(gè)升壓型LED驅動(dòng)器(例如：凌力爾特的LT3496)。凌力爾特公司提供的所有LED驅動(dòng)器均采用了電流模式架構，旨在輸送恒定的電流。
如欲在輸入電壓不規則的情況下產(chǎn)生恒定的LED亮度，就必須從這些驅動(dòng)器IC獲得一個(gè)恒定的電流源。一個(gè)內部檢測電阻器用于監視輸出電流，以實(shí)現準確的電流調節。在一個(gè)很寬的電流范圍內(35mA至1A)保持了高輸出電流準確度，從而實(shí)現了寬調光范圍。由于凌力爾特的高電流LED驅動(dòng)器是電流模式穩壓器，因此它們并不直接調整電源開(kāi)關(guān)的占空比，而是由反饋環(huán)路來(lái)控制每個(gè)周期中流經(jīng)開(kāi)關(guān)的峰值電流。與電壓模式控制相比，電流模式控制改善了環(huán)路的動(dòng)態(tài)性能，并提供了逐周期電流限制功能。 
在許多應用(特別是背面照明和車(chē)內照明)中，都有可能需要進(jìn)行調光控制，因而要求驅動(dòng)器IC提供一種用于調節輸出電流/LED亮度的簡(jiǎn)單方法。利用合適的驅動(dòng)器IC，即可通過(guò)一個(gè)PWM信號、DC電壓或外部NMOS晶體管來(lái)完成調光操作，調光范圍可高達3000:1。
最后，車(chē)載電子產(chǎn)品可能對噪聲很敏感，尤其是導航系統、無(wú)線(xiàn)電路和AM無(wú)線(xiàn)電波段接收機。為了最大限度地降低發(fā)生噪聲干擾的可能性，凌力爾特在其LED驅動(dòng)器IC中采用了恒定頻率開(kāi)關(guān)拓撲結構。此外，用戶(hù)還可在200kHz至2MHz的范圍內設置開(kāi)關(guān)頻率，以使開(kāi)關(guān)噪聲遠離關(guān)鍵頻段(比如：AM無(wú)線(xiàn)電波段)。高開(kāi)關(guān)頻率還允許使用小的電感器和陶瓷電容器，從而最大限度地縮減了解決方案的尺寸和成本。
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