應(yīng)用于汽車內(nèi)部及外部照明的LED驅(qū)動器方案概覽
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安森美半導(dǎo)體運用專利自偏置晶體管(SBT)技術(shù)開發(fā)出了NSI45系列CCR(參見圖2)。這系列CCR包含雙端固定輸出和三端可調(diào)節(jié)輸出兩種類型，電流等級涵蓋10至180 mA。其中三端可調(diào)節(jié)輸出CCR包括電流30至80 mA(SOT-223)及60至150 mA(DPAK)等不同選擇， 能夠用于滿足特定電流設(shè)置要求。
CCR易于設(shè)計，適合高邊(High-side)及低邊(Low-side)應(yīng)用;既能用單個CCR驅(qū)動1串或多串LED，也能并聯(lián)多個CCR驅(qū)動一串或多串LED(詳見參考資料1)。
圖3：CCR汽車中央高位停車燈(CHMSL)應(yīng)用電路圖
2) 針對背光、內(nèi)部照明控制及尾燈等應(yīng)用的線性LED驅(qū)動器
在線性驅(qū)動器方案，典型產(chǎn)品包括安森美半導(dǎo)體的NUD4001及NUD4011線性LED驅(qū)動器，兩款器件的額定輸入電壓范圍分別為6至30 V和48至200 V，額定輸出電流分別為高達500 mA和高達70 mA，在汽車中的應(yīng)用領(lǐng)域包括尾燈、方向燈、剎車燈及車頂燈等。這兩款器件的設(shè)計均用于在交流-直流應(yīng)用中替代分立方案，設(shè)計人員能夠利用外部電阻針對不同LED陣列設(shè)置驅(qū)動電流。不同的是，NUD4001適合于5 V、12 V或24 V的低壓應(yīng)用，而NUD4011則最高支持200 V電壓。圖4顯示的是NUD4001在汽車停車燈中的應(yīng)用。
圖4：NUD4001在汽車停車燈中的應(yīng)用示例。
而在要求驅(qū)動大電流的高亮度LED汽車照明應(yīng)用中，可以采用安森美半導(dǎo)體的CAT4101高亮度線性LED驅(qū)動器。CAT4101能驅(qū)動一串電流高達1 A的高亮度LED，且滿載時的壓降僅為極低的0.5 V。這種簡單方案不要求電感，消除開關(guān)噪聲，將元件數(shù)量減至最少，并簡化設(shè)計。
3) 涵蓋降壓、升壓及降壓-升壓等不同配置的LED開關(guān)驅(qū)動器
驅(qū)動LED的開關(guān)穩(wěn)壓器的能效一般介于50%至90%之間，涉及降壓、升壓及降壓-升壓等不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，講究EMI控制方法，主要用于汽車內(nèi)部照明、停車燈、霧燈、日間行車燈及側(cè)面標(biāo)志燈等應(yīng)用。安森美半導(dǎo)體應(yīng)用于汽車LED照明的開關(guān)穩(wěn)壓器產(chǎn)品如表1所示。
其中，典型升壓控制器有如NCV8871。這是是一款帶多功能啟用(Enable)/同步(SYNC)引腳、能以外部時鐘同步的升壓控制器，用于驅(qū)動外部N溝道MOSFET。這器件可在3.5 V至 40 V的寬電池電壓范圍條件下工作，專門用于-40℃至150℃結(jié)溫，在工作溫度條件下提供±2.0%的輸出電壓精度，并提供低關(guān)閉電流(典型值小于10 μA)，幫助降低電能消耗。
在降壓開關(guān)驅(qū)動器方面，包括NCV8842、NCV8843及NCV51411等產(chǎn)品，適合于車身/遠程信息系統(tǒng)等應(yīng)用。NCV8842/3是帶同步功能的1.5 A、170/340 kHz降壓驅(qū)動器，支持4.5 V至40 V輸入電壓，而輸出電壓可從1.27 V開始編程設(shè)定。同步引腳功能用于改善EMI性能。NCV5141x(如NCV51411及NCV51413)是CS5141x針對汽車應(yīng)用的版本，提供高能效，在9到15 V輸入電壓條件下，以700 mA電流驅(qū)動2顆正向壓降為3.5 V LED的能效基本高于85%。另一款支持4.5至45 V輸入電壓的汽車級同步降壓控制器甚至在寬負(fù)載電流條件下提供高于93%的能效，且在休眠模式下的最大靜態(tài)電流僅為1 μA。
表1：安森美半導(dǎo)體應(yīng)用于汽車LED照明的開關(guān)穩(wěn)壓器產(chǎn)品
此外，安森美半導(dǎo)體還提供多款能用于汽車LED照明的多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)開關(guān)驅(qū)動器，包括NCV33063AV、NCV3065及NCV3163等。其中，NCV33063AV和NCV3065均支持最大1.5 A電流，能夠配置為降壓、升壓、SEPIC或降壓-升壓等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，適合汽車內(nèi)部照明應(yīng)用。NCV3065亦可用于內(nèi)部照明，針對的是對成本非常敏感的應(yīng)用，如果要求更高電流，還能配置為控制器。NCV3163則是一款最大電流3.4 A的單片開關(guān)穩(wěn)壓器，使系統(tǒng)設(shè)計人員能夠以最小數(shù)量的外部元件應(yīng)用降壓、升壓或降壓-升壓(電壓反轉(zhuǎn))拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
4) 針對前照燈及組合尾燈等應(yīng)用的高集成度照明管理IC
汽車的前照燈包括不同細(xì)分領(lǐng)域，如日間行車燈(DRL)、近光及遠光燈、信號燈和霧燈等。前照燈中最早應(yīng)用LED的是日前行車燈。而隨著高亮度LED的成本持續(xù)降低及性能持續(xù)提升，越來越多的新車設(shè)計正更廣泛地將LED用于其它前照燈領(lǐng)域，如近光及遠光燈、信號燈及霧燈等，甚至利用LED提供光束整形、路面聚光(motorway spot)等新興功能。
一般而言，汽車前照燈要求支持從單個LED到多串LED，電壓可高達60 V;此外，還要求支持脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)光(如用于示廓燈)、高集成度、高能效、LED串低電磁輻射、集成診斷及通信接口等。安森美半導(dǎo)體針對LED汽車前照燈系統(tǒng)開發(fā)了NCV78663電源鎮(zhèn)流器及雙LED驅(qū)動器。NCV78663是先進的高可靠性、高能效的系統(tǒng)級芯片(SoC) LED驅(qū)動器，支持達2 A電流，提供高于90%的總能效，驅(qū)動高達60 V電壓的多串LED，能以PWM調(diào)光維持色溫及控制平均電流，使設(shè)計人員能夠以一顆高集成度的SoC控制遠光燈及近光燈、日間行車燈、轉(zhuǎn)向指示燈及霧燈，所需外部元件極少。這器件通過SPI接口與外部微控制器通信，在上電后動態(tài)地控制系統(tǒng)參數(shù)、檢測LED工作狀態(tài)并反饋診斷信息。圖5顯示的是NCV78663在先進的汽車前照燈應(yīng)用中的電路圖。
圖5：a) 汽車LED前照燈應(yīng)用圖例
b)基于NCV78663的汽車LED前照燈應(yīng)用電路圖
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