汽車LED背光照明驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)方案
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
汽車照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)師面臨的最大挑戰(zhàn)之一是，如何優(yōu)化最新一代 LED 的所有優(yōu)勢。由于 LED 一般需要一個(gè)準(zhǔn)確和高效率的 DC 電流源和一種調(diào)光方法，因此 LED 驅(qū)動(dòng)器 IC 的設(shè)計(jì)必須在各種各樣的條件下滿足這些要求。電源解決方案必須是高效率、功能可靠、緊湊且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的。可以說，對(duì)于 LED 驅(qū)動(dòng)來說，將會(huì)在航空電子、船舶和汽車信息娛樂系統(tǒng) TFT-LCD 背光照明應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)要求最苛刻的應(yīng)用，因?yàn)檫@些應(yīng)用必須面對(duì)嚴(yán)酷的汽車電氣環(huán)境，必須補(bǔ)償變化范圍很大的環(huán)境照明條件，必須放在非常受限的空間中，與此同時(shí)，要保持具有吸引力的成本結(jié)構(gòu)。
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/197652.htm汽車 LED 背光照明
諸如小尺寸、極長的壽命、低功耗和增強(qiáng)的調(diào)光能力等優(yōu)勢已經(jīng)引發(fā)了 LED TFT-LCD 背光照明在今天的汽車、飛機(jī)和船舶中的廣泛應(yīng)用。信息娛樂系統(tǒng)通常有一個(gè)安裝在儀表板中央某處的 LCD 顯示屏，以便駕駛員和乘客都能非常容易地查看地點(diǎn)、進(jìn)行音頻調(diào)諧和完成其它各種任務(wù)。此外，很多汽車在后座上還有為乘客提供娛樂的 LCD 顯示屏，提供電影、視頻游戲等等。歷史上，這些顯示屏使用 CCFL 背光照明，但是用非常扁平的白光 LED 陣列取代這些相對(duì)較大的 CCFL 燈的做法正在變得越來越常見，白光 LED 提供更準(zhǔn)確和可調(diào)的背光照明，以及很容易超過汽車壽命的使用壽命。
在這種環(huán)境中使用 LED 的好處是，可以產(chǎn)生幾種正面影響。首先，它們永遠(yuǎn)不需要更換，因?yàn)樗鼈兊目煽繅勖L達(dá) 10 萬多小時(shí) (使用年限為 11.5 年)，超過了汽車本身的壽命。這允許汽車制造商永久性地將它們嵌入到車內(nèi)的背光照明系統(tǒng)中，而無需考慮便于更換的問題?？钍娇赡芤彩且粋€(gè)顯著變化之處，因?yàn)?LED 照明系統(tǒng)不需要像 CCFL 燈那樣占用那么深的空間或那么大的面積。在從輸入電源提供光輸 (以流明為單位) 方面，LED 一般也比熒光燈的效率高。這有兩種積極的影響。第一，這對(duì)汽車總線提供的電功率消耗得較少，另外同樣重要的是，這減少了需要在顯示屏中消散的熱量，從而無需任何笨重和昂貴的散熱裝置。
LED 照明的另一個(gè)重要好處是，高性能 LED 驅(qū)動(dòng)器 IC 提供的寬調(diào)光比能力。由于汽車內(nèi)部的環(huán)境照明條件變化范圍很大，包括從直接日光照明到完全黑暗之間的每一種變化，因此 LED 背光照明系統(tǒng)必須能夠提供非常大的調(diào)光比，一般高達(dá) 30,000:1。采用合適的 LED 驅(qū)動(dòng)器 IC，這種大的調(diào)光比相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)，而用 CCFL 背光照明則不可能。圖 1 示意了一個(gè)典型的基于 LCD 的模擬儀表板。
圖1 模擬儀表板
汽車 LED 照明的設(shè)計(jì)參數(shù)
為了確保最佳性能和長的工作壽命，LED 需要一個(gè)有效的驅(qū)動(dòng)電路。這些驅(qū)動(dòng)器 IC 必須依靠條件苛刻的汽車電源總線工作。而為了保持 LED 更長的工作壽命，設(shè)計(jì)時(shí)要求不能超過 LED 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要求苛刻的電氣環(huán)境，其主要的挑戰(zhàn)是瞬態(tài)情況，如大家熟知的負(fù)載突降和冷車發(fā)動(dòng)。負(fù)載突降情況指的是，在交流發(fā)電機(jī)仍然在給電池充電時(shí)，電池電纜斷開。這可能在電池電纜松動(dòng)而汽車正在行駛時(shí)、或者在電池電纜斷裂而汽車正在行駛時(shí)發(fā)生。這種電池電纜的突然斷接可能產(chǎn)生高達(dá) 40V 的瞬態(tài)電壓尖峰，因?yàn)榻涣靼l(fā)電機(jī)試圖給一個(gè)已經(jīng)斷接的電池充滿電。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約 36V，并吸收大多數(shù)電流浪涌。不過，交流發(fā)電機(jī)下游的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器要承受這些 36V 至 40V 的瞬態(tài)電壓尖峰，要確保這些轉(zhuǎn)換器在發(fā)生這種瞬態(tài)事件時(shí)不被損壞，而且輸出電壓穩(wěn)定，可以在外部用不同的可替換保護(hù)電路實(shí)現(xiàn)，如常被選用的瞬態(tài)電壓抑制器，但這些方面將增加成本和重量并占用空間。“冷車發(fā)動(dòng)”指的是汽車引擎處于寒冷或冰凍溫度一段時(shí)間后發(fā)生的情況。引擎機(jī)油變得極黏稠，需要引擎啟動(dòng)器提供更大的扭轉(zhuǎn)力，這反過來又從電池吸取了更大的電流。這種大電流負(fù)載可能在點(diǎn)火時(shí)將電池/主總線電壓拉至低于 4.0V，之后一般返回到標(biāo)稱的 12V。
目前，有一種新的解決方案可以幫助擺脫這種困境,凌力爾特公司推出 LT3599 ，能夠在出現(xiàn)這兩種情況時(shí)不被損壞，并調(diào)節(jié)一個(gè)固定的輸出電壓。該器件 3V 至 30V 的輸入電壓范圍和 40V 的瞬態(tài)保護(hù)使其適合于汽車環(huán)境。甚至當(dāng) VIN 高于 VOUT 時(shí) (這種情況可以在 36V 瞬態(tài)時(shí)發(fā)生)，LT3599 仍將調(diào)節(jié)所需的輸出電壓。
大多數(shù) LCD 背光照明應(yīng)用需要 10 W 至 15W 的 LED 功率，LT3599 可滿足該功率需求，且它能夠?qū)⑵嚳偩€電壓 (標(biāo)稱 12V) 提高至44V，以驅(qū)動(dòng)多達(dá) 4 個(gè)并聯(lián)的 LED 串 (每串含有 10 個(gè)串聯(lián)的 100mA LED)。圖 2 顯示了 LT3599 驅(qū)動(dòng) 4 個(gè)并聯(lián) LED 串的原理圖，每串都由 10 個(gè) 80mA 的 LED 組成，總共提供 12W 功率。
LT3599 采用一種自適應(yīng)反饋環(huán)路設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)輸出電壓至略高于 LED 串的最高電壓，這最大限度地降低了鎮(zhèn)流電路中損失的功率，從而優(yōu)化了效率。圖 3 說明了 LT3599 的效率，其效率可達(dá) 90%，從而無需任何散熱措施，實(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，能提供準(zhǔn)確的電流匹配，以確保背光照明亮度在整個(gè)顯示屏上是一致的。LT3599 在 -40℃ 至 125℃ 的溫度范圍內(nèi)保證 LED 的電流變化低于2%。
評(píng)論