汽車照明的LED驅(qū)動器要求及常見方案

　　在當(dāng)今快速演變的汽車照明市場，LED驅(qū)動器的作用尤為重要：為汽車廠商提供更節(jié)能的選擇以滿足消費者對燃油經(jīng)濟性的要求、提升能見度安全性以降低或避免交通事故發(fā)生率、打造個性化的車輛氛圍達(dá)至消費者對汽車獨特的造型期望……在未來8年，汽車照明系統(tǒng)整體年復(fù)合增長率幾達(dá)10%，市場發(fā)展?jié)摿薮?，而用于此類系統(tǒng)的驅(qū)動器也將有類似的增長。

　　汽車照明的驅(qū)動器要求

　　LED是根據(jù)電流而改變亮度的器件，而LED驅(qū)動器通過調(diào)節(jié)一個LED或LED串的功率，提供恒定的光輸出。每一汽車照明方案都需要一個獨特的驅(qū)動設(shè)計，工程師需根據(jù)不同的要求如串聯(lián)或并聯(lián)、高功率或低功率以及成本或功能等等，為特定應(yīng)用選擇合適的LED驅(qū)動器以盡量提升能效。

　　決定哪種LED驅(qū)動器最適用于其應(yīng)用的因素包括：

　　-每一功能的LED總功率?-這是決定LED驅(qū)動器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。

　　-電子環(huán)境溫度?-例如，尾燈需要更亮的LED，最好選擇能效更高的開關(guān)驅(qū)動器而不是高功耗的線性驅(qū)動器，以在較高功率電平下更保持冷卻工作。

　　-改變LED配置的靈活性-可使用基準(zhǔn)電壓控制和脈寬調(diào)制控制等多種亮度方法完成光的調(diào)整。寬工作

　　電源范圍提供電源配置和可驅(qū)動的LED數(shù)量。

　　-支持的特性-比如自動調(diào)光、個別的LED控制、顏色改變。

　　-支持的故障診斷和符合安全標(biāo)準(zhǔn)-比如熱警報、熱關(guān)斷、開/短路、過流保護(hù)、過/欠壓和單一LED失效。

　　圖1：用于LED照明的驅(qū)動器方案

　　將來的照明驅(qū)動器將需具備以下因素以支持汽車廠商的系統(tǒng)要求：

　　-可擴展，擁有靈活的硬件，以支持將要上市的不同的汽車應(yīng)用和要求;

　　-在同一模塊內(nèi)有不同的驅(qū)動器需求：高壓氣體放電燈(HID)、LED等;

　　-隨著驅(qū)動器加添更多的功能，須考慮增強故障診斷功能;

　　-可靠的LED電流控制，提升驅(qū)動器的可靠性。

　　汽車照明創(chuàng)新

　　汽車照明應(yīng)用將在汽車內(nèi)部和外部激增，照明系統(tǒng)將在所有汽車細(xì)分市場越來越普及。市場的擴張將相應(yīng)推動更多的硅發(fā)展。

　　(一)當(dāng)今汽車內(nèi)部照明

　　當(dāng)今汽車內(nèi)部照明大多采用白光LED驅(qū)動器和RGB紅綠藍(lán)可編程驅(qū)動器。

　　明亮的白光LED主要用于頂燈、閱讀燈、貨艙燈等對亮度要求相對較高的應(yīng)用，但它有別于標(biāo)準(zhǔn)燈泡，可為駕駛員提供溫馨舒適的氛圍，它的調(diào)光斜率特性可產(chǎn)生獨特和差異化的造型及效果。安森美半導(dǎo)體為這類應(yīng)用提供分立的或恒流穩(wěn)流硅方案。

　　而RGB和白光LED相輔相成，其發(fā)展由進(jìn)一步令車輛個性化的動力所推動，用作可編程的內(nèi)部光源，包括儀表盤、中控臺、導(dǎo)航/音頻等區(qū)域照明和氛圍燈等特效應(yīng)用。其色彩準(zhǔn)確度需校準(zhǔn)，而且單獨的LIN對應(yīng)一個RGB，再加上區(qū)域調(diào)光，這些都是滿足汽車廠商要求的重要特性。安森美半導(dǎo)體可提供線性系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片(SBC)用作此類應(yīng)用，SBC接口經(jīng)由LIN總線，提供驅(qū)動RGB LED的所有功能。

　　圖2：RGB驅(qū)動器用于汽車內(nèi)部照明

　　(二)當(dāng)今汽車外部照明——尾燈

　　從過去單個的LED到現(xiàn)在的不透明且均勻的燈排，從動畫的信號到掃動的閃光信號燈，驅(qū)動器作為汽車尾燈演變的重要部分，除了在造型、形像等汽車外觀方面不斷創(chuàng)新外，還提升安全系數(shù)，并可支持啟停壓降，和自適應(yīng)環(huán)境光照條件，是滿足汽車廠商和政府節(jié)能要求的關(guān)鍵。針對此類應(yīng)用，安森美半導(dǎo)體提供線性穩(wěn)流器和控制器。

　　圖3：汽車尾燈

　　(三)當(dāng)今汽車外部照明——前照燈

　　LED前照燈普遍應(yīng)用于日間行車燈(DRL)，最常見的兩種方案是導(dǎo)光LED和LED串(如圖4所示)。這些DRL應(yīng)用不僅向迎面駛來的車輛提供更好的能見度，汽車廠商也依靠LED和LED驅(qū)動器的靈活性來個性化他們的車輛，建立特有的“視覺”品牌。

　　圖4. LED前照燈應(yīng)用于DRL的兩種常見方案

　　用于豪華車的先進(jìn)前照燈已不僅僅局限于DRL、遠(yuǎn)光燈和近光燈，汽車廠商還可選擇LED轉(zhuǎn)向燈、LED霧燈和高速路面聚光燈等設(shè)計，以及采用結(jié)合HID和LED方案的前照燈系統(tǒng)，乃至將來的全LED燈。在更具個性、更安全及更高能效的趨勢的推動下，考慮令平臺模塊化，從低成本“入門級近光燈”發(fā)展至高端全功能“先進(jìn)照明系統(tǒng)”，為汽車廠商提供多種創(chuàng)新。

　　從成本上來說，先進(jìn)的照明系統(tǒng)較標(biāo)準(zhǔn)照明系統(tǒng)貴，但可相應(yīng)減少功能以迎合中低成本汽車。此外，它還具備可擴展性，可根據(jù)需要適當(dāng)擴展以用于各類汽車。

　　安森美半導(dǎo)體提供雙通道LED驅(qū)動器、步進(jìn)電機驅(qū)動器用于自適應(yīng)前大燈系統(tǒng)(AFS)。這些系統(tǒng)進(jìn)一步提升安全水平，提供照明單元，可根據(jù)駕駛環(huán)境、速度及車輛負(fù)載移動和旋轉(zhuǎn)。雙通道LED驅(qū)動器特性包括：集成功率LED、系統(tǒng)級芯片，提供達(dá)125 dc的氛圍，適用于中、高總功率。而步進(jìn)電機驅(qū)動器提供雙極步進(jìn)驅(qū)動、微步進(jìn)、停轉(zhuǎn)檢測、LIN、I2C和SPI接口，以及達(dá)125 dc氛圍等特性。

　　將來的汽車照明方案——像素/矩陣前大燈

　　從電機控制邁向使用像素/矩陣前大燈系統(tǒng)是將來汽車照明的一大重點趨勢，它采用系統(tǒng)模塊化的平臺設(shè)計，提供超越當(dāng)今前照燈方案的眾多優(yōu)勢，通過高科技及創(chuàng)新設(shè)計提升汽車形像，支持50%至80%甚至更多地使用全靜態(tài)無眩光遠(yuǎn)光燈，可根據(jù)環(huán)境和迎面駛來的汽車調(diào)節(jié)照明系統(tǒng)，為駕駛員提供在所有情況下的更高能見度，運用LED技術(shù)，無移動部件，更安全更可靠。此外，由于具多個空白區(qū)域，和可調(diào)節(jié)的每一像素的發(fā)光功率，并可快速切換，可擴展更多功能。

　　LED AFS像素/矩陣系統(tǒng)由LED專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品(ASSP)、FET、LDO、整流器、邏輯、齊納、保護(hù)等元器件組成。安森美半導(dǎo)體現(xiàn)可提供除微控制器外的所有半導(dǎo)體元件。隨著系統(tǒng)越來越標(biāo)準(zhǔn)化，這微控制器可嵌入到一個專用集成電路(ASIC)，支持潛在的安森美半導(dǎo)體單芯片硅方案。

　　安森美半導(dǎo)體的NCV78247像素/矩陣控制器，能驅(qū)動4個LED串、集成調(diào)光控制器、內(nèi)置過壓/欠壓、過溫、短路/開路檢測(包括LED旁路開路)、SPI接口、輸出故障、輸出段可配置、可提供SPI通信和板載微控制器等等(圖5)。

　　圖5. NCV78247像素/矩陣控制器