應(yīng)用于汽車內(nèi)部及外部照明的LED驅(qū)動(dòng)器方案概覽

　　近年來，隨著LED在光效及成本等幾乎各個(gè)方面的持續(xù)改進(jìn)，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，從傳統(tǒng)的便攜設(shè)備背光向中大尺寸LCD顯示器/液晶電視背光、汽車及通用照明等領(lǐng)域不斷邁進(jìn)。本文將專門介紹適合于汽車照明應(yīng)用的各種LED驅(qū)動(dòng)器方案，并探討一些典型應(yīng)用。

　　LED為汽車照明應(yīng)用提供眾多優(yōu)勢(shì)

　　LED在汽車中的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，但可以簡(jiǎn)單歸納為內(nèi)部照明及外部照明(參見圖1)。外部照明有如前照燈、尾部照明等，內(nèi)部照明包括內(nèi)部便利及舒適照明和儀表盤背光等。

　　圖1：多種多樣的汽車LED照明應(yīng)用

　　推動(dòng)汽車LED照明應(yīng)用的因素很多。以前照燈為例，采用LED作為光源擁有眾多優(yōu)勢(shì)：

　　利于靈活或新穎的造型設(shè)計(jì)——LED物理尺寸很小，能用于開發(fā)極緊湊、極薄的模塊。與鹵素?zé)艉碗瘹鉄粝啾?，多串LED模塊需要更小、更簡(jiǎn)單的透鏡和光擴(kuò)散片硬件。且多個(gè)LED光源的光更易于導(dǎo)向，大大減輕工程設(shè)計(jì)對(duì)造型的影響。

　　光強(qiáng)度及能效不斷提升——LED光強(qiáng)度處于極快的提升曲線上，呈現(xiàn)出每18至24個(gè)月光通量將會(huì)翻一番的趨勢(shì)。LED光輸出已經(jīng)超過鹵素?zé)?，未來LED實(shí)際光效性能還將能氙氣燈相匹敵。

　　高可靠性及長(zhǎng)壽命——只要為L(zhǎng)ED前照燈模塊進(jìn)行有效的熱管理以保持較低的結(jié)溫，并保護(hù)其免受開關(guān)導(dǎo)通/關(guān)閉、調(diào)光期間可能出現(xiàn)的電流尖峰和電池脈沖的影響，期望它們?cè)谄囌麄€(gè)壽命周期內(nèi)持續(xù)使用就并非不切實(shí)際。

　　顯著節(jié)能——與其它方案相比，LED前照燈使用的燃料/能源要少得多。使用高能效智能電源技術(shù)/芯片，而非需多個(gè)外部元件的一般IC，可以更節(jié)能。

　　因此，LED在汽車照明中的應(yīng)用日漸增多，且被眾多汽車制造商當(dāng)作設(shè)計(jì)賣點(diǎn)。

　　應(yīng)用于汽車照明的LED驅(qū)動(dòng)器方案比較

　　LED在汽車照明中的應(yīng)用多種多樣，不同應(yīng)用對(duì)LED電流的要求又各不相同，故需要結(jié)合具體應(yīng)用要求，選擇適合的LED驅(qū)動(dòng)器方案。

　　LED驅(qū)動(dòng)方案的一項(xiàng)主要功能是在多種工作條件下穩(wěn)流，而不論輸入條件如何及正向電壓如何變化。驅(qū)動(dòng)方案必須符合能效、外形因數(shù)、成本及安全性方面的應(yīng)用要求。同時(shí)，所選方案必須易用及足夠強(qiáng)固，從而適應(yīng)特定應(yīng)用的嚴(yán)格環(huán)境。

　　汽車應(yīng)用中的典型LED驅(qū)動(dòng)器方案包括電阻、線性LED驅(qū)動(dòng)器、開關(guān)LED驅(qū)動(dòng)器及創(chuàng)新的照明管理LED驅(qū)動(dòng)器等。一般而言，根據(jù)應(yīng)用中LED電流大小的不同，在20到200 mA的低電流應(yīng)用中，可以選用分立元件(即電阻)或線性驅(qū)動(dòng)方案;在200至500 mA的中等電流應(yīng)用中，可以選用線性或開關(guān)驅(qū)動(dòng)器方案;而在大于500 mA的大電流應(yīng)用中，一般選擇開關(guān)驅(qū)動(dòng)器方案。

　　實(shí)際上，電阻是最簡(jiǎn)單、最低成本的LED限流方案，但是它們并不“穩(wěn)流”，只是在LED正向電壓變化及輸入電源電壓變化并導(dǎo)致電流變化從而引起LED亮度變異時(shí)，簡(jiǎn)單地限制LED最大電流。雖然這種方案的成本低，但能效也最低，且存在著LED篩選成本及熱失控等問題。

　　CCR是一種比電阻方案性能更高但成本又低于線性驅(qū)動(dòng)器或開關(guān)驅(qū)動(dòng)器的方案，適合于電流小于200 mA的低電流LED照明應(yīng)用。CCR廉價(jià)并強(qiáng)固，在寬電壓范圍下提供恒定亮度，在輸入電壓較高時(shí)保護(hù)LED免受過驅(qū)動(dòng)，且在低電池電壓條件下仍提供較高亮度。這種方案能夠減少或消除LED篩選產(chǎn)生的庫(kù)存，使方案總成本更低。CCR最大工作電壓達(dá)50 V，能夠承受電池負(fù)載突降。CCR提供SOD123、SOT123及DPAK等不同封裝，能在嚴(yán)格熱環(huán)境下工作(125℃)，負(fù)溫度系數(shù)特性在高環(huán)境溫度條件下保護(hù)器件本身及LED。此外，CCR不產(chǎn)生電磁干擾，易于設(shè)計(jì)。

　
                                                              圖2：雙端及三端CCR電路圖

　    線性穩(wěn)壓器支持多條線路并行配置以擴(kuò)散熱耗散，提供達(dá)±2%的穩(wěn)流精度，無電磁干擾(EMI)問題，成本中等，但能效也較低。而憑借高能效及靈活等優(yōu)勢(shì)，開關(guān)穩(wěn)壓器廣泛使用。這種方案成本更高，技術(shù)更復(fù)雜，但也提供顯著優(yōu)勢(shì)，如支持任何類型的輸入電壓與輸出電壓關(guān)系，且根據(jù)輸入/輸出條件，能效能夠高于90%。與線性驅(qū)動(dòng)器不同，它們對(duì)EMI很敏感，給設(shè)計(jì)人員帶來需要注意的設(shè)計(jì)約束。

　　值得一提的是，除了這些常見的LED驅(qū)動(dòng)器方案，安森美半導(dǎo)體推出了高集成LED照明管理集成電路(IC)。這些照明管理集成了多種LED驅(qū)動(dòng)及控制功能，相當(dāng)于一個(gè)完整子系統(tǒng)，能夠承受高達(dá)125℃的環(huán)境溫度，用于汽車前照燈、組合尾燈及最新的高級(jí)前照燈系統(tǒng)(AFS)等應(yīng)用，后文將會(huì)詳細(xì)論及。