汽車LED照明設(shè)計(jì)參數(shù)

　　為了確保最佳性能和長工作壽命，LED需要有效的驅(qū)動(dòng)電路。這類驅(qū)動(dòng)器IC必須能靠條件相當(dāng)苛刻的汽車電源總線工作，而且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、空間利用效率高。為了保持長工作壽命，首要的是，不要超過LED的電流和溫度限制。

　　汽車行業(yè)的主要挑戰(zhàn)之一是，克服汽車電源總線上嚴(yán)酷的電環(huán)境。這些主要挑戰(zhàn)是稱為負(fù)載突降和冷車發(fā)動(dòng)的瞬態(tài)情況。負(fù)載突降指的是，電池電纜斷接同時(shí)交流發(fā)電機(jī)仍然在給電池充電的情況。當(dāng)電池電纜連接不牢固而汽車正在運(yùn)行時(shí)，或當(dāng)電池電纜斷開而汽車正在行駛時(shí)，可能發(fā)生這種情況。電池電纜這種突然斷接能產(chǎn)生高達(dá)40V的瞬態(tài)電壓尖峰，因?yàn)榻涣靼l(fā)電機(jī)正在嘗試給已經(jīng)不存在的電池充滿電。交流發(fā)電機(jī)上的瞬態(tài)電壓抑制器通常將總線電壓箝位到大約36V，并吸收大部分電流浪涌；不過交流發(fā)電機(jī)下游的DC/DC轉(zhuǎn)換器要承受這36V至40V的瞬態(tài)電壓尖峰。這些轉(zhuǎn)換器要求不被損壞，并在這種瞬態(tài)事件發(fā)生時(shí)調(diào)節(jié)輸出電壓。有各種不同的保護(hù)電路可供選擇，通常是瞬態(tài)電壓抑制器，瞬態(tài)電壓抑制器可以在外部采用，不過增加了成本和重量，并占用空間。

　　“冷車發(fā)動(dòng)”指的是，當(dāng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)承受寒冷或冰凍溫度一段時(shí)間時(shí)發(fā)生的情況。發(fā)動(dòng)機(jī)油變得極度黏滯，需要發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器提供更大的扭矩，這反過來又從電池吸取更大的電流。這種大電流負(fù)載在點(diǎn)火時(shí)可能將電池/主總線電壓拉低至6V，之后負(fù)載通常返回標(biāo)稱的12V。

　　幸運(yùn)的是，對(duì)這些問題已經(jīng)有了解決方案，那就是凌力爾特公司的LT3760，該器件能在這兩種情況出現(xiàn)時(shí)不被損壞，并調(diào)節(jié)一個(gè)固定輸出電壓。 LT37606V至40V的輸入電壓范圍使其非常適用于汽車環(huán)境。甚至當(dāng)VIN大于VOUT（這種情況可能在40V瞬態(tài)時(shí)發(fā)生）時(shí)，LT3760仍將調(diào)節(jié)所需的LED電流。

　　由于大多數(shù)汽車LCD背光照明應(yīng)用都需要20W至35W的LED功率，所以LT3760設(shè)計(jì)為滿足這些需求。該器件可以將汽車總線電壓（6V至18V/標(biāo)稱12V）升高至44V，以驅(qū)動(dòng)8個(gè)并聯(lián)LED串（每串含有10個(gè)80mA的串聯(lián)LED）。圖4顯示了LT3760 驅(qū)動(dòng)8個(gè)并聯(lián)LED串的原理圖，每串由10個(gè)80mA的LED組成，總功率為28W。

　　圖4：采用LT3760、效率為90%的28WLED背光照明電路

　　LT3760采用自適應(yīng)反饋環(huán)路設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)輸出電壓以使其略高于LED串的最高電壓。這最大限度地減小了通過鎮(zhèn)流電路損失的功率，并幫助優(yōu)化了效率。圖2中的電路提供高于90%的效率。這很重要，因?yàn)橄巳魏紊嵝枨螅瑥亩鴮?shí)現(xiàn)了占板面積非常緊湊的扁平解決方案。就驅(qū)動(dòng)LED陣列而言，同樣重要的是，提供準(zhǔn)確的電流匹配，以確保在整個(gè)儀表板上保持背光照明亮度一致。LT3760在-40度至125度的溫度范圍內(nèi)保證LED電流變化不到±2%，而且正如在圖5中能看到的那樣，它的典型值較接近±0.5%。

　　圖5：圖4中的LED電流匹配

　　LT3760采用固定頻率、恒定電流升壓型控制器拓?fù)洹Ｔ撈骷捎脝蝹€(gè)60V外部N溝道MOSFET，能驅(qū)動(dòng)8串由多達(dá)10個(gè)100mA串聯(lián)連接LED組成的LED串。其開關(guān)頻率是可編程的，并可在100kHz至1MHz范圍內(nèi)同步，從而使其能提供最佳效率，同時(shí)最大限度地減小外部組件尺寸。其設(shè)計(jì)還使該器件能運(yùn)行4串 200mA的LED串或甚至兩串400mA的LED串。每個(gè)LED串能使用同樣數(shù)量的LED，或能以每串不同數(shù)量的LED非對(duì)稱地運(yùn)行。

　　LT3760以高達(dá)3，000:1的調(diào)光比和通過控制引腳的模擬調(diào)光（提供高達(dá)25:1的調(diào)光比）提供直接PWM。在需要高達(dá)30，000:1調(diào)光比的應(yīng)用中，這兩種調(diào)光功能可以結(jié)合起來，以達(dá)到所需調(diào)光比。似乎隨著汽車顯示器技術(shù)的完善，大多數(shù)制造商都更喜歡使用較高的LED電流（50mA至 100mA），以使顯示器在明亮的環(huán)境照明條件下更可讀，同時(shí)更喜歡使用較大的調(diào)光比，以補(bǔ)償不斷變化的環(huán)境照明條件。

　　此外，LT3760有集成的保護(hù)功能，包括開路和短路保護(hù)以及一個(gè)/FAULT診斷引腳。例如，如果一個(gè)或多個(gè)LED串開路，那么LT3760就會(huì)調(diào)節(jié)其余的LED串，并將/FAULT引腳設(shè)定為高。如果所有LED串都處于開路狀態(tài)，那么該器件仍會(huì)調(diào)節(jié)輸出電壓，而且在兩種情況下，都會(huì)將/FAULT引腳設(shè)定為高。類似地，如果在VOUT和任何LED引腳之間發(fā)生短路，那么LT3760就立即斷開該通道，并繼續(xù)調(diào)節(jié)其余通道。停用該通道可保護(hù)LT3760不受大功率熱耗散的影響，并確保可靠工作。為了實(shí)現(xiàn)額外的LED保護(hù)，LT3760的CTRL引腳允許通過LED串的環(huán)境溫度設(shè)定LED電流降額曲線。一個(gè)放置在靠近LED處的NTC電阻器隨著溫度升高降低CTRL引腳電壓，從而降低了LED電流。其他優(yōu)化可讀性的特點(diǎn)包括停機(jī)時(shí)輸出斷接、可編程欠壓閉鎖、微功率停機(jī)和內(nèi)部軟啟動(dòng)。

　　結(jié)論

　　對(duì)更高性能和經(jīng)濟(jì)實(shí)惠性永不滿足的需求驅(qū)動(dòng)著 LED背光照明應(yīng)用在汽車顯示器中的持續(xù)加速。這些需求必須由新的LED驅(qū)動(dòng)器IC來滿足。結(jié)果，這些LED驅(qū)動(dòng)器必須提供恒定電流，以不管輸入電壓或 LED正向電壓如何變化都保持一致的亮度，必須以高效率工作，必須提供非常寬的調(diào)光比，且必須有各種保護(hù)功能以提高系統(tǒng)可靠性。當(dāng)然，這些LED驅(qū)動(dòng)器電路還必須提供占板面積非常緊湊、扁平和熱效率高的解決方案。幸運(yùn)的是，凌力爾特公司在不斷重新定義LED驅(qū)動(dòng)器系列，以用面向顯示器應(yīng)用的LT3760等高亮度LED驅(qū)動(dòng)器IC迎頭客服這些苛刻的挑戰(zhàn)。此外，凌力爾特公司已經(jīng)開發(fā)出了一個(gè)完整、專門針對(duì)汽車應(yīng)用的大電流LED驅(qū)動(dòng)器IC系列，涵蓋從LCD 背光照明到轉(zhuǎn)向指示信號(hào)燈以及先進(jìn)的前向照明前燈等各種應(yīng)用。隨著汽車照明系統(tǒng)繼續(xù)需要更高性能的LED驅(qū)動(dòng)器，設(shè)計(jì)師們也將有滿足需求的IC解決方案。