汽車前照明LED的DC/DC驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)

發(fā)光二極管（LED）在汽車前照明中變得越來越流行；例如，當(dāng)今的許多汽車在日間行車燈（DRL）中使用LED。一些高端車輛甚至安裝了全LED大燈或高級矩陣式大燈。在這篇文章中，我將描述最常見的汽車前照明架構(gòu)和這一領(lǐng)域一些可能的發(fā)展。

典型的汽車前照明系統(tǒng)包括遠(yuǎn)光燈、近光燈、轉(zhuǎn)向燈、日間行車燈和霧燈。除了日間行車燈，這些功能大多數(shù)傳統(tǒng)上使用白熾燈、氙燈或高壓氣體放電（HID）燈。在前大燈中用LED替換燈的最簡單的方法是利用單獨(dú)的LED驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)每個(gè)功能，連接適當(dāng)數(shù)量的高亮度LED。如圖1所示的這種架構(gòu)稱為單級架構(gòu)，因?yàn)檎{(diào)節(jié)恒定電流的DC/DC LED驅(qū)動(dòng)器處理每個(gè)單獨(dú)的照明功能。

圖1：汽車前照明單級架構(gòu)

在單級架構(gòu)中，轉(zhuǎn)換器需要在負(fù)載突降、點(diǎn)火等極端情況下處理來自汽車電池的寬輸入電壓變化。通常采用升壓或降壓-升壓轉(zhuǎn)換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。雖然一些汽車制造商更喜將日間行車燈與位置燈結(jié)合在一起，但是利用LED驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)調(diào)光功能也是可取的。TI有不同的汽車電子委員會（AEC）-Q100認(rèn)證的低側(cè)N-FET控制器元件，可以很好地實(shí)現(xiàn)這種類型的LED驅(qū)動(dòng)器，例如TPS92691-Q1、LM3424-Q1和LM3423-Q1。

平臺方法是實(shí)現(xiàn)全LED大燈最近的趨勢。如圖2所示，中間升壓轉(zhuǎn)換器處理所有汽車電池電壓變化并提供高輸出電壓，例如48V，可用于不同大燈功能的各種長度LED串。只要LED串電壓低于48 V，DC/DC降壓轉(zhuǎn)換器就可以充當(dāng)LED驅(qū)動(dòng)器。

這種平臺方法可以稱為兩級架構(gòu)。兩級架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是升壓轉(zhuǎn)換器處理汽車電池的輸入電壓變化，而降壓LED驅(qū)動(dòng)器可以模塊化處理各個(gè)大燈功能。TI最近發(fā)布了一款符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)的降壓LED驅(qū)動(dòng)器TPS92515HV-Q1, 可用于兩級架構(gòu).

圖2：汽車前照明兩級架構(gòu)

我以前的一篇博客中描述了一種可以提高道路安全的自適應(yīng)大燈。在那篇文章中，我介紹了矩陣管理元件TPS92661-Q1。不考慮先進(jìn)的駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）相機(jī)，讓我們看看如何從汽車前照明的角度構(gòu)建這樣的系統(tǒng)。通過根據(jù)不同的大燈功能向各個(gè)LED添加矩陣管理元件，兩級架構(gòu)可以容易地用于自適應(yīng)大燈，如圖3所示。

圖3：基于矩陣管理元件兩級架構(gòu)的自適應(yīng)大燈

矩陣管理元件通過在數(shù)字協(xié)議上運(yùn)行的微控制器單元（MCU）控制單獨(dú)的LED亮度/開/關(guān)。這種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)不同的高級照明功能，從簡單的順序轉(zhuǎn)向或迎賓燈到復(fù)雜的防眩光功能。由于LED的亮度/開/關(guān)根據(jù)道路情況（由ADAS系統(tǒng)分析，圖3中未示出）動(dòng)態(tài)地改變，降壓LED驅(qū)動(dòng)器應(yīng)當(dāng)能夠快速運(yùn)行，使得沒有潛在的電壓/電流過沖損壞LED。如TPS92515HV-Q1等支持并聯(lián)FET調(diào)光的降壓驅(qū)動(dòng)器是這種系統(tǒng)的最佳選擇。