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汽车LED应用给电源管理IC带来机遇和挑战

诸如小外形尺寸、低功耗和快速接通时间等优势开创了高亮度LED被当今汽车所广泛采用的局面。LED在汽车中的初始应用是中央高架停车灯(CHMSL);这些应用使用红光LED来提供一个非常扁薄的照明阵列,该照明阵列易于安装,而且永远不需要更换。

传统上,白炽灯泡是最为经济的光源,而且仍然被许多汽车所采用。然而,随着可用照明空间的日益缩小以及对照明光源使用寿命要求的不断提高,由LED所提供的灯光色彩和设计方案正在迅速取代白炽灯泡应用。即使是传统的CCFLTFT-LCD背光源应用,目前也在逐渐地被白光LED阵列所取代。

更有甚者,人们还在利用一种电“可操纵”型高电流LED阵列来开发车前灯,而该领域一直是被卤素/氙灯丝设计所把持的。几乎所有的汽车照明应用(包括车身内部/外部照明和背光照明应用)都将逐步过渡为采用LED.采用LED的好处具有诸多积极的含意。首先(也许是最重要的一点),它永远不需要更换,因为其长达100,000小时的固态寿命(服役年限:11年半)比汽车的使用寿命还要长。这使得汽车制造商能够把它们永久性地嵌入车舱内的照明系统中,而无需像以往那样留有用于更换灯丝灯泡的入口。由于LED照明系统不需要白炽灯泡所要求的安装深度或面积,因此还可使汽车的造型发生显着的变化。LED的另一项优势是其具有低功耗,因而能够使得耗油量有所减少。

汽车LED照明的设计参数

为了确保最佳的性能和长久的工作寿命,LED需要一个有效的驱动电路。这些特殊的驱动电路必须能够从一根相当苛刻的汽车电源总线获取工作电源,而且还应兼具成本和空间“效益性”.为了维持其长久的工作寿命,一定不得超过LED的电流和温度限值。表1罗列了针对一个高电流白光LED的典型正向电压与驱动电流的相互关系。

在单个LED至三个(串联)LED的应用中,将需要一个降压型LED驱动器(比如:凌力尔特的LT3475),用于把汽车总线电压(标称值为12V)降至一个更加合适的LED电压,根据应用的LED彩色和亮度要求的不同,该LED电压的变化范围可在2.68V至4.88V(每个LED)之间。与此相反,在诸如刹车灯等需要多个由多达8个串联LED组成的LED串的应用中,所需的输出电压为21V至39V,所以必需采用一个升压型LED驱动器(例如:凌力尔特的LT3496)。凌力尔特公司提供的所有LED驱动器均采用了电流模式架构,旨在输送恒定的电流。

如欲在输入电压不规则的情况下产生恒定的LED亮度,就必须从这些驱动器IC获得一个恒定的电流源。一个内部检测电阻器用于监视输出电流,以实现准确的电流调节。在一个很宽的电流范围内(35mA至1A)保持了高输出电流准确度,从而实现了宽调光范围。由于凌力尔特的高电流LED驱动器是电流模式稳压器,因此它们并不直接调整电源开关的占空比,而是由反馈环路来控制每个周期中流经开关的峰值电流。与电压模式控制相比,电流模式控制改善了环路的动态性能,并提供了逐周期电流限制功能。

在许多应用(特别是背面照明和车内照明)中,都有可能需要进行调光控制,因而要求驱动器IC提供一种用于调节输出电流/LED亮度的简单方法。

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