LED前照燈用控制IC“μPD168891”功能詳解
瑞薩電子開(kāi)發(fā)出了控制汽車(chē)LED前照燈點(diǎn)亮及熄滅的IC“μPD168891”,并從2010年8月30日開(kāi)始樣品供貨(圖1)。樣品價(jià)格為500日元/個(gè)。預(yù)定從2012年度開(kāi)始以月產(chǎn)5萬(wàn)個(gè)的規(guī)模轉(zhuǎn)入量產(chǎn),次年以后陸續(xù)擴(kuò)大生產(chǎn)。該公司從2009年開(kāi)始面向消費(fèi)類(lèi)設(shè)備生產(chǎn)LED控制IC。考慮到為了節(jié)能,今后前照燈光源采用LED的情況會(huì)增加,該公司開(kāi)展了車(chē)載用途的LED控制IC業(yè)務(wù)。前照燈用LED控制IC業(yè)務(wù)預(yù)定在全球展開(kāi)。瑞薩電子預(yù)計(jì)LED前照燈在日本市場(chǎng)的普及要比在歐美市場(chǎng)更早,因此估計(jì)日本廠商的接洽會(huì)更多。
圖1:控制LED前照燈點(diǎn)亮和熄滅的IC“μPD168891”
μPD168891采用能以額定電流驅(qū)動(dòng)控制最多串聯(lián)12個(gè)高輸出功率白色LED的設(shè)計(jì)(圖2)。輸出為單通道。LED的驅(qū)動(dòng)電流范圍為0.35~1A。電源電壓范圍為6~18V,升壓后供應(yīng)給LED。瑞薩電子預(yù)計(jì),實(shí)際上串聯(lián)8個(gè)高輸出白色LED,使用700mA左右的電流的情況較多。升壓控制的開(kāi)關(guān)頻率最大為500kHz。雖然開(kāi)關(guān)頻率越高,外置電感器和電容器就越能使用小型產(chǎn)品,從而縮小電路面積,但這樣會(huì)與AM波段產(chǎn)生干擾,因此將開(kāi)關(guān)頻率的最大值降低到了比AM波段的頻帯略低的水平。
圖2:采用LED控制IC的前照燈單元構(gòu)成范例
內(nèi)置多種保護(hù)功能
為了縮小LED控制電路的體積,而將周邊部件作了集成。首先,在IC中內(nèi)置了升壓驅(qū)動(dòng)和發(fā)生異常時(shí)阻斷電流通路的兩個(gè)功率MOSFET的預(yù)驅(qū)動(dòng)電路。接著,又集成了LED控制所需的各種保護(hù)電路。保護(hù)功能包括:LED和功率MOSFET的過(guò)電流保護(hù)及過(guò)壓保護(hù)、LED的電源短路(與電池系統(tǒng)的短路)及接地故障(與地面的短路)保護(hù)、過(guò)熱保護(hù),電源電壓降低及上升的保護(hù)(低Vcc保護(hù)/高Vcc保護(hù))以及LED短路檢測(cè)等。使用通用LED控制IC時(shí),如果以外置部件方式構(gòu)成這些電路,則會(huì)有LED控制電路的印刷底板面積增大的問(wèn)題。而采用此次的LED控制IC,依不同情況可能會(huì)使該印刷底板的面積減小至原來(lái)的一半左右。
上述保護(hù)電路中,低Vcc保護(hù)是指即使電源電壓即使突然降低,LED也不會(huì)立即熄滅的功能。電源電壓為9V以上時(shí),正常向LED供應(yīng)電流,低于9V高于6V時(shí),供應(yīng)給LED的輸出電流會(huì)減少,以降低亮度的方式繼續(xù)點(diǎn)亮LED(圖3)。最近,汽車(chē)在等信號(hào)燈等間歇停車(chē)(Stop and Go)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)停止及再啟動(dòng)的車(chē)型在增加。啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)電源電壓可能會(huì)降低,例如,如果在等待夜間信號(hào)燈的狀態(tài)下啟動(dòng)汽車(chē),前照燈可能會(huì)熄滅。低Vcc保護(hù)就是避免出現(xiàn)這種問(wèn)題的功能。
圖3:低Vcc保護(hù)
高Vcc保護(hù)也是出于這種因電源電壓的變化而保持亮燈功能的考慮。電源電壓升高時(shí),如果電源電壓保持高水準(zhǔn)的時(shí)間比設(shè)定時(shí)間短,就繼續(xù)向LED供應(yīng)電流,比設(shè)定時(shí)間長(zhǎng)時(shí),就停止升壓動(dòng)作,停止向LED供應(yīng)電流(圖4)。不過(guò),電源電壓上升至28V以上時(shí)會(huì)瞬間停止升壓動(dòng)作。另外,在任何情況下,如果電源電壓恢復(fù)正常水平,便會(huì)繼續(xù)向LED供應(yīng)電流。
圖3:高Vcc保護(hù)
此次的LED控制IC的封裝采用熱阻較低的小型VQFN。封裝的安裝面積為7mm×7mm。端子數(shù)為48。
還將策劃瞄準(zhǔn)LED性能提高的第二款產(chǎn)品
瑞薩電子今后將制定車(chē)載用途LED控制IC產(chǎn)品的擴(kuò)充計(jì)劃。2011年以后將策劃面向DRL(day-time running light)的產(chǎn)品和面向前照燈的第二款產(chǎn)品。面向DRL的產(chǎn)品將瞄準(zhǔn)DRL從2012年開(kāi)始在歐洲的實(shí)行開(kāi)發(fā)。
面向前照燈的第二款產(chǎn)品,預(yù)計(jì)是在采用升降壓型開(kāi)關(guān)的基礎(chǔ)上提高了開(kāi)關(guān)頻率。將滿(mǎn)足高輸出白色LED的更高性能化和LED控制電路的小型化要求。高輸出白色LED的發(fā)光效率會(huì)顯著提高,今后即使減少LED個(gè)數(shù)也能維持相同的亮度。從降低LED前照燈成本的理由出發(fā),估計(jì)也會(huì)削減LED的安裝個(gè)數(shù)。通過(guò)減少串聯(lián)的LED個(gè)數(shù),將降低從LED控制電路向LED輸出的電壓。另外,LED自身的順?lè)较螂妷阂矔?huì)降低。這樣一來(lái),如果將LED個(gè)數(shù)減至4個(gè),則面向LED的輸出電壓可能會(huì)比電源電壓——電池等的電壓(12V)還要低。此時(shí),估計(jì)僅利用目前的升壓型將很難滿(mǎn)足需求,因此需要升降壓型。開(kāi)關(guān)頻率也有可能會(huì)達(dá)到2MHz以上。
評(píng)論