汽車照明應中的LED及電機驅動方案

　　隨著LED光輸出不斷提升，彩色及白光高亮度LED已能替代白熾燈用于汽車照明。由于LED是低壓器件，根據(jù)色彩及電流不同，其正向電壓可能介于2V至4.5V之間；LED還需要以恒定電流驅動，以確保所要求的光強度和色彩。安森美半導體為汽車照明應用提供符合汽車應用嚴格要求的豐富LED照明及電機驅動方案，滿足不同汽車照明應用的需求。

　　汽車前照燈方案

　　現(xiàn)在路上行駛的大多數(shù)汽車都裝備了鹵素燈，帶有主要前照燈功能——遠光燈及近光燈。鹵素近光燈的功率消耗約55W，提供約1,000流明的光輸出。而十年前推出的高強度氣體放電燈(HID)消耗功率約為35W，光輸出約3,500流明。由于極高的光強度和眩光，會給迎面駛來的汽車帶來風險，一些國家要求近光燈要自動調節(jié)，并附加高壓清洗裝置。隨著時間推移，HID燈將在雙氙氣方案中集成遠光燈功能。

　　雖然鹵素燈技術仍是可行的前照燈方案，但汽車設計已經(jīng)開始越來越多地使用LED照明技術，以提供豐富的造型選擇，支持燈具“即時導通”，并實現(xiàn)0%到100%的亮度控制。

　　前照燈另一個重要用途是優(yōu)化彎道可見度的自適應前照燈系統(tǒng)(AFS)的光束旋轉，并根據(jù)實時環(huán)境調配光束的自適應駕駛光束(ADB)。步進電機為AFS及ADB提供主要的控制功能。安森美半導體提供專門為前照燈設計的完整產(chǎn)品系列，包括通用燈泡驅動器方案、步進電機驅動器、LED驅動器及氙氣燈驅動器。

　　1)前照燈的水平及旋轉調節(jié)方案

　　AMIS-30623單芯片微步進電機驅動器控制器及LIN接口可用于設計與LIN主機遠程連接的專用機電方案。該器件通過總線接收位置指令，并使用可配置的電流、速度、加速度及減速度參數(shù)，驅動電機線圈至所需的位置，還可檢測電機停轉狀況，適用于前照燈水平調整和旋轉控制。

　　圖1：單芯片微步進電機驅動器及LIN接口

　　NCV70521和NCV70522是單芯片微步進電機驅動器，帶有電流轉換表和SPI接口。NCV70522還包含嵌入式5V穩(wěn)壓器及看門狗復位功能。該器件用作外設驅動器，從微控制器接收“下一個微步指令，并以想要的速度同步電機線圈電流。集成SPI總線允許參數(shù)設置及診斷反饋。

　　圖2：帶電流轉換表和SPI接口的單芯片微步進電機驅動器　　2)先進LED前照燈系統(tǒng)的電源鎮(zhèn)流器及雙LED驅動器

　　用于前照燈的NCV78663單芯片智能LED驅動器支持以單個模塊控制遠光燈、近光燈、日間行車燈、示廓燈、轉向燈、轉向指示燈及霧燈。它集成數(shù)字調光、SPI可編程設置及內置診斷功能，提供集成的高能效方案，全面控制前照燈。

　　NCV78663是降壓-升壓拓撲的LED穩(wěn)流器，具有恒定平均電流、高能效集成降壓開關(高邊)、高達2A的電流，以及擴展診斷功能(檢測開路或驅動器故障、短路、過流保護、單個LED故障)、熱保護的特性。

　　圖3：前照燈單芯片智能LED驅動器

　　圖4：NCV78663演示套件　　尾燈方案

　　現(xiàn)在汽車組合尾燈(RCL)越來越多地采用LED燈體組，不僅外形美觀、光效高，更有助于后車清晰地看到前車的行駛狀態(tài)。安森美半導體的NCV7680是用于汽車LED組合尾燈的線性穩(wěn)流器及控制器，具有驅動LED串恒流輸出、LED串開路診斷(帶開漏極輸出)、消除EMI顧慮的歪曲率控制功能、片上1kHz尾沿PWM調光、過壓及過溫時降低輸出功率等特性。

　　汽車電池系統(tǒng)電壓波動范圍大，在低電壓條件下提供恒定LED光輸出是關鍵特性。NCV7680包含8個線性可編程恒流源。采用NCV7680的系統(tǒng)可支持兩個亮度等級，一個用于剎車燈，一個用于尾燈；也可以采用可選的PWM控制(首選的LED調光方法)。PWM發(fā)生器的固定頻率可提供無閃爍的照明?？蛇x的外部鎮(zhèn)流器FET允許在要求大電流的設計中分配功率。

　　圖5：有外部FET鎮(zhèn)流器晶體管的應用圖

　　為配合常見的LED串組合尾燈配置，NCV7680提供8路匹配輸出，用于單獨驅動各串，而電流由單顆電阻設定。單獨驅動各可串確保不同串之間的電流分配均衡。NCV7680可以單獨使用，也可以與其它一些支持電路一起組成更復雜系統(tǒng)。該器件適用于組合尾燈、日間行車燈(DRL)、霧燈、中央高位剎車燈(CHMSL)陣列、轉向信號燈及其他外部調制應用、液晶顯示器(LCD)背光、照明模塊等。

　　汽車內部及外部照明方案

　　1)內部RGBLED照明方案

　　本地互連網(wǎng)絡(LIN)總線是一種用于當今汽車網(wǎng)絡架構的低成本串行通信協(xié)議。NCV7430LINRGBLED驅動器結合了LIN收發(fā)器與RGBLED驅動器及存儲器，適用于汽車內部照明。這款單芯片RGB驅動器可監(jiān)視汽車內部照明中的專用多色彩LED應用。

　　NCV7430包含LIN接口(從器件)，用于LED色彩及光強度參數(shù)設定。該器件通過LIN總線接收指令，隨后獨立驅動LED。NCV7430在LIN總線上用作從器件，而主器件可以通過總線讀取特定狀態(tài)信息(參數(shù)值及錯誤標志)。NCV7430的LIN地址可通過器件內部存儲器編程固化。

圖6：汽車內部照明方案

　　NCV7430的特性還包括保護及診斷過流檢測(對地及VBB短路檢測、LED開路檢測、高溫警示及關閉和檢測到錯誤時重試模式)；省電(休眠模式供電電流20mA、兼容14V汽車系統(tǒng))；以及EMI兼容性(LIN總線集成斜坡控制、LED調制模式降低EMC)。　　2)外部及內部照明恒流穩(wěn)流器(CCR)方案

　　雙端線性恒流穩(wěn)流器(CCR)是簡單、經(jīng)濟及強固的器件，為成本敏感的LED應用提供有效的穩(wěn)流方案，適用于汽車外部照明，如中央高位剎車燈(CHMSL)，以及內部照明，如座艙燈、化妝鏡燈、手套箱。該器件不要求外部元件，可用作高邊或低邊穩(wěn)流器，在寬輸入電壓范圍下對輸出電流進行穩(wěn)流，其設計帶有負溫度系數(shù)特性，用于保護LED在極端電壓及工作條件下免受熱失控影響。

　　型號為NSI45xxx、NSI50xxx、NSIC20xx、NSI45xxxJ和NSI50150AD的器件的穩(wěn)流電流可在寬電壓范圍內提供恒定亮度；負溫度系數(shù)在高環(huán)境溫度條件下可保護LED；提供多種最大電壓版本(45V、50V及120V)，可承受電池電壓突降。

圖7：汽車外部及內部照明的恒流穩(wěn)流器

　　除以上方案，安森美半導體還提供其它LED驅動方案。緊湊型350mA降壓LED驅動器CAV4201和CAT4201采用專利的平均電流穩(wěn)流架構，可用24V電源驅動串聯(lián)的多達7顆LED，處理達40V的瞬態(tài)電壓，能效高于94%；還具有限流及過熱保護、LED開路保護功能。其汽車版本CAV4201通過了AEC-Q100認證。另一款用于高亮度LED的多拓撲恒流開關穩(wěn)壓器NCV3065，驅動電流達1.5A，采用外部開關提升能效，支持PWM及模擬調光，可承受達40V瞬態(tài)電壓。

　　總結

　　安森美半導體運用低壓及高壓技術及電源管理方案方面的專知和技術，以及先進汽車工藝技術為汽車照明應用提供各種先進解決方案。所有這些集成電路均符合汽車可靠性和溫度等規(guī)范及環(huán)保要求，同時能夠滿足人們對車內照明控制、前照燈、后組合燈、霧燈、示廓燈，尤其是新光源等方面越來越高的要求，在為駕駛者帶來舒適性和樂趣，豐富消費者體驗的同時，也滿足了環(huán)保和節(jié)能的要求。