LED前照燈用控制IC“μPD168891”功能詳解

瑞薩電子開發(fā)出了控制汽車LED前照燈點(diǎn)亮及熄滅的IC“μPD168891”，并從2010年8月30日開始樣品供貨（圖1）。樣品價(jià)格為500日元/個(gè)。預(yù)定從2012年度開始以月產(chǎn)5萬個(gè)的規(guī)模轉(zhuǎn)入量產(chǎn)，次年以后陸續(xù)擴(kuò)大生產(chǎn)。該公司從2009年開始面向消費(fèi)類設(shè)備生產(chǎn)LED控制IC?？紤]到為了節(jié)能，今后前照燈光源采用LED的情況會(huì)增加，該公司開展了車載用途的LED控制IC業(yè)務(wù)。前照燈用LED控制IC業(yè)務(wù)預(yù)定在全球展開。瑞薩電子預(yù)計(jì)LED前照燈在日本市場(chǎng)的普及要比在歐美市場(chǎng)更早，因此估計(jì)日本廠商的接洽會(huì)更多。

圖1：控制LED前照燈點(diǎn)亮和熄滅的IC“μPD168891”

　　μPD168891采用能以額定電流驅(qū)動(dòng)控制最多串聯(lián)12個(gè)高輸出功率白色LED的設(shè)計(jì)（圖2）。輸出為單通道。LED的驅(qū)動(dòng)電流范圍為0.35～1A。電源電壓范圍為6～18V，升壓后供應(yīng)給LED。瑞薩電子預(yù)計(jì)，實(shí)際上串聯(lián)8個(gè)高輸出白色LED，使用700mA左右的電流的情況較多。升壓控制的開關(guān)頻率最大為500kHz。雖然開關(guān)頻率越高，外置電感器和電容器就越能使用小型產(chǎn)品，從而縮小電路面積，但這樣會(huì)與AM波段產(chǎn)生干擾，因此將開關(guān)頻率的最大值降低到了比AM波段的頻帯略低的水平。

圖2：采用LED控制IC的前照燈單元構(gòu)成范例

內(nèi)置多種保護(hù)功能

　　為了縮小LED控制電路的體積，而將周邊部件作了集成。首先，在IC中內(nèi)置了升壓驅(qū)動(dòng)和發(fā)生異常時(shí)阻斷電流通路的兩個(gè)功率MOSFET的預(yù)驅(qū)動(dòng)電路。接著，又集成了LED控制所需的各種保護(hù)電路。保護(hù)功能包括：LED和功率MOSFET的過電流保護(hù)及過壓保護(hù)、LED的電源短路（與電池系統(tǒng)的短路）及接地故障（與地面的短路）保護(hù)、過熱保護(hù)，電源電壓降低及上升的保護(hù)（低Vcc保護(hù)/高Vcc保護(hù)）以及LED短路檢測(cè)等。使用通用LED控制IC時(shí)，如果以外置部件方式構(gòu)成這些電路，則會(huì)有LED控制電路的印刷底板面積增大的問題。而采用此次的LED控制IC，依不同情況可能會(huì)使該印刷底板的面積減小至原來的一半左右。

　　上述保護(hù)電路中，低Vcc保護(hù)是指即使電源電壓即使突然降低，LED也不會(huì)立即熄滅的功能。電源電壓為9V以上時(shí)，正常向LED供應(yīng)電流，低于9V高于6V時(shí)，供應(yīng)給LED的輸出電流會(huì)減少，以降低亮度的方式繼續(xù)點(diǎn)亮LED（圖3）。最近，汽車在等信號(hào)燈等間歇停車（Stop and Go）時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)停止及再啟動(dòng)的車型在增加。啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)電源電壓可能會(huì)降低，例如，如果在等待夜間信號(hào)燈的狀態(tài)下啟動(dòng)汽車，前照燈可能會(huì)熄滅。低Vcc保護(hù)就是避免出現(xiàn)這種問題的功能。

圖3：低Vcc保護(hù)

　　高Vcc保護(hù)也是出于這種因電源電壓的變化而保持亮燈功能的考慮。電源電壓升高時(shí)，如果電源電壓保持高水準(zhǔn)的時(shí)間比設(shè)定時(shí)間短，就繼續(xù)向LED供應(yīng)電流，比設(shè)定時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，就停止升壓動(dòng)作，停止向LED供應(yīng)電流（圖4）。不過，電源電壓上升至28V以上時(shí)會(huì)瞬間停止升壓動(dòng)作。另外，在任何情況下，如果電源電壓恢復(fù)正常水平，便會(huì)繼續(xù)向LED供應(yīng)電流。

圖3：高Vcc保護(hù)

　　此次的LED控制IC的封裝采用熱阻較低的小型VQFN。封裝的安裝面積為7mm×7mm。端子數(shù)為48。

還將策劃瞄準(zhǔn)LED性能提高的第二款產(chǎn)品

　　瑞薩電子今后將制定車載用途LED控制IC產(chǎn)品的擴(kuò)充計(jì)劃。2011年以后將策劃面向DRL（day-time running light）的產(chǎn)品和面向前照燈的第二款產(chǎn)品。面向DRL的產(chǎn)品將瞄準(zhǔn)DRL從2012年開始在歐洲的實(shí)行開發(fā)。

　　面向前照燈的第二款產(chǎn)品，預(yù)計(jì)是在采用升降壓型開關(guān)的基礎(chǔ)上提高了開關(guān)頻率。將滿足高輸出白色LED的更高性能化和LED控制電路的小型化要求。高輸出白色LED的發(fā)光效率會(huì)顯著提高，今后即使減少LED個(gè)數(shù)也能維持相同的亮度。從降低LED前照燈成本的理由出發(fā)，估計(jì)也會(huì)削減LED的安裝個(gè)數(shù)。通過減少串聯(lián)的LED個(gè)數(shù)，將降低從LED控制電路向LED輸出的電壓。另外，LED自身的順方向電壓也會(huì)降低。這樣一來，如果將LED個(gè)數(shù)減至4個(gè)，則面向LED的輸出電壓可能會(huì)比電源電壓——電池等的電壓（12V）還要低。此時(shí)，估計(jì)僅利用目前的升壓型將很難滿足需求，因此需要升降壓型。開關(guān)頻率也有可能會(huì)達(dá)到2MHz以上。