“來(lái)雨或來(lái)晴”- 汽車抬頭顯示器必須每天工作

本應(yīng)用筆記討論汽車平視顯示器（HUD）。提供了一些背景信息。討論了寬調(diào)光比的必要性，并展示了潛在的解決方案。

汽車電子競(jìng)賽正在升溫。消費(fèi)者期望獲得最新、最好的電子產(chǎn)品便利性，汽車制造商越來(lái)越多地尋求電子產(chǎn)品來(lái)使其車型在競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。一項(xiàng)特殊的技術(shù)，平視顯示器（HUD），在當(dāng)今的汽車市場(chǎng)上獲得了顯著的吸引力。HUD車載的全球銷量預(yù)計(jì)將從1年的2萬(wàn)輛飆升至2012年的9萬(wàn)輛。

HUD的工作原理是將圖像（通常來(lái)自液晶顯示器（LCD））投射到擋風(fēng)玻璃或儀表盤上方的一塊玻璃上。它們顯示有用的信息，例如速度、燃油表、車道引導(dǎo)、導(dǎo)航和駕駛員輔助警告。圖像通常是準(zhǔn)直的，這意味著光線平行于駕駛員的視線。這會(huì)導(dǎo)致顯示的信息似乎以光學(xué)無(wú)限遠(yuǎn)漂浮在前方的道路上。通過(guò)使用HUD顯示信息，駕駛員的注意力可以集中在道路上。劍橋咨詢公司的研究人員一致認(rèn)為，HUD與駕駛員對(duì)前方道路的看法一致，不會(huì)分心，可以提供來(lái)自高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）的視覺警報(bào)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的儀表板顯示器和彩色屏幕。3因此，HUD不僅是一項(xiàng)很酷的技術(shù)，可用于區(qū)分汽車，而且還有助于提供更安全的駕駛體驗(yàn)。

設(shè)計(jì)一個(gè)好的HUD會(huì)帶來(lái)許多挑戰(zhàn)。它需要具有非常寬的對(duì)比度。它必須顯示足夠明亮的圖像，以便在陽(yáng)光明媚的日子里清晰地看到，但也要使圖像變暗，以免在夜間遮擋駕駛員的視線。為了使HUD圖像清晰可見，HUD對(duì)比度（公式1）應(yīng)在1.15和1.5之間。

HUD 對(duì)比度 =（顯示器亮度 + 環(huán)境亮度）/（環(huán)境亮度）

對(duì)比度低于 1.15 時(shí)，可能無(wú)法檢測(cè)到圖像;對(duì)比度大于 4 會(huì)使觀看不舒服。

在沒有月亮的夜晚，環(huán)境亮度可低至10-3坎德拉每平方米（cd/m2).環(huán)境亮度可高達(dá)10，000cd/m2在全日之下。5汽車的前照燈在夜間會(huì)在一定程度上增加環(huán)境亮度，但仍然很明顯，HUD的發(fā)光強(qiáng)度必須變化很大才能適應(yīng)駕駛環(huán)境。

HUD的發(fā)光強(qiáng)度由為L(zhǎng)CD背光的發(fā)光二極管（LED）設(shè)置。這些 LED 由高亮度 （HB） LED 驅(qū)動(dòng)器電路控制。典型的HB LED驅(qū)動(dòng)器集成了一個(gè)開關(guān)模式電源，每個(gè)LED串都有一個(gè)恒流灌電流。設(shè)計(jì)HUD時(shí)，應(yīng)主要根據(jù)其輸入電壓范圍、所需的開關(guān)頻率、調(diào)光能力和顯示器尺寸來(lái)選擇LED驅(qū)動(dòng)器。具有極寬調(diào)光比的現(xiàn)代HB LED驅(qū)動(dòng)器非常適合應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。

MAX16813 HB LED驅(qū)動(dòng)器集成了一個(gè)升壓/SEPIC電流模式控制器，帶有四個(gè)集成電流吸收器，每個(gè)電流吸收器可配置電流高達(dá)150mA。如圖1和圖2所示，吸電流也可以并聯(lián)，通過(guò)單個(gè)LED串吸收高達(dá)600mA的電流，或通過(guò)一對(duì)LED串吸收高達(dá)300mA的電流。該器件提供 4.75V 至 40V 的寬輸入電壓范圍，可承受負(fù)載突降和冷啟動(dòng)等標(biāo)準(zhǔn)汽車電池瞬變。該器件還提供非常寬的 10，000：1 PWM 調(diào)光比。這可確保HUD在明亮的陽(yáng)光下顯示清晰的圖像，并在夜間顯示柔和的圖像，不會(huì)遮擋駕駛員的視線。

圖1.用于HB LED驅(qū)動(dòng)器MAX16813的典型SEPIC應(yīng)用電路，用于HUD。當(dāng)LED串電壓介于最小和最大預(yù)期輸入電壓之間時(shí)，將使用此SEPIC配置。

圖2.用于HUD的典型升壓應(yīng)用電路。MAX16813 HB LED驅(qū)動(dòng)器再次具有。當(dāng)LED串電壓大于最大預(yù)期輸入電壓時(shí)，將使用此升壓配置。

作為歌曲“白天可能是陰天或晴天...風(fēng)雨無(wú)阻“，但設(shè)計(jì)得當(dāng)?shù)腍UD在任何天氣下都會(huì)大放異彩。

審核編輯：郭婷