汽车应用LED驱动器解决方案

简介

汽车应用中发光二极管（LED）的使用正在增加，原因有很多LED照明正在渗透非汽车行业。 LED效率更高，尺寸更小，寿命更长，允许更大的设计自由度以提高美观性等。在刹车灯应用中，LED的快速启动提供了额外的安全保障，以警告驾驶员后面的汽车。 LED的响应速度比传统白炽灯泡快十倍。除了这个安全方面，LED照明的颜色更自然，使前照灯更安全。控制LED的便利性也使它们成为智能照明系统的自然选择，可根据车辆传感器输入进行调整。控制的一个重要方面是集成电路（IC）驱动器提供的电源管理。

市场情报公司Strategies Unlimited表示，LED照明对外部和内部照明功能的渗透仍在继续。 Strategies Unlimited分析师Robert Steele博士表示，随着汽车生产从经济衰退中复苏，这些应用的LED销售也将如此。对于2010年，斯蒂尔预测汽车市场将比2009年增长10％以上。

LED的汽车应用包括室内照明（如穹顶，仪表板和脚部空间照明），指示灯和指示灯以及信息娱乐背光以及外部（信号）功能，如尾灯，转向灯，刹车灯（包括中央高位刹车灯（CHMSL），停车灯，侧标志灯，雾灯和日间行车灯（DRL）。最近，一些车辆制造商已经在基于高亮度（HB）LED的生产型号上推出了LED前照灯。在某些情况下，LED驱动器的功能可以使用相同的LED解决多个应用问题。

与领先的汽车前照灯制造商合作AL-Automotive Lighting（Magneti Marelli），Hella，Ichikoh，Koito，Valeo，Visteon等提供HB-LED原型，几乎所有汽车制造商都展示了带LED前灯的概念车。事实上，至少有一家大灯制造商预测，2012年将有几款标准车辆配备LED前照灯。根据Haitz定律的预测，LED继续提高效率并降低成本（封装LED设备的光输出水平大约每18个月增加一倍），越来越多的LED和LED驱动器将用于车辆。

与传统照明相比，LED的低功耗，每100公里估计0.2升燃料，每公里二氧化碳排放量减少约4克引用作为仅在DRL应用中用LED取代白炽灯照明的最终优势。在电动和混合动力汽车中，LED使用而不是白炽灯泡的能耗降低85％意味着增加了范围。因此，在汽车应用中实施LED有几个令人信服的理由。

LED驱动器功能

LED需要恒定电流才能产生一致的照明。因此，这形成了LED驱动器的基本操作要求。当前来源的准确性决定了其客户吸引力。必须避免电流供应变化导致的电流波动。线性稳压器提供简单的控制，不需要电磁干扰（EMI）滤波器。但是，对于更高功率的应用，它们的功耗可能会过高。降压DC-DC转换器通常用于车辆，作为线性稳压器的下一步。当驱动器必须串联控制多个LED时，使用升压转换器拓扑。在某些情况下，降压 - 升压拓扑结构能够满足各种应用要求，包括处理极端电压的能力。

LED驱动器可以设计为提供串联和并联LED控制的组合。内置此功能的设备为电路设计人员提供了灵活性，可通过单个驱动器控制不同应用中的LED，而不需要不同的设备来提高认证测试。

调暗亮度是室内照明的常见要求。然而，外部照明应用于相同LED的更亮和正常要求。例如，刹车灯/尾灯，近光/日间行车灯和远光/近光前灯是双层照明。在某些情况下，照明设计可能能够使用相同的LED和正确的LED驱动器来解决这两种情况。

对于恶劣的汽车环境，需要多个保护电路来防止故障条件下的设备故障。

汽车设计注意事项

与其他细分市场不同，汽车应用有几个更严格的要求，这些要求反映在行业标准和采购规范中。这些独特的标准包括温度和湿度范围，电压范围，承受刺激性化学品的能力，电磁干扰和电磁兼容性（EMC）以及由资格测试决定的可靠性要求。例如，汽车乘客舱温度范围为-40至85°C。

汽车电压范围从正常运行9至16 V（标称值为14 V），在亚利桑那州环境温度下为12.6 V电池充电至阿拉斯加并包括极端条件，如反向电池（-12 V），连续双电池电压（+24 V）的跳跃启动条件，以及当电池与交流发电机断开连接时发生的负载突降等故障情况，以及其他电压瞬变。未钳闭的负载突降可能长达几百毫秒，并且很容易超过80 V但是现在许多制造商都有集中的负载突降钳位电路，并且随后要求组件必须承受40或60 V的瞬态电压。此外还有更高的电压要求，起动条件导致需要保护的低电压，以应对最坏情况。

汽车应用中的高可靠性表明需要保护电路，如过压，欠压，反极性，过流，短路和过热保护等等。集成电路。此外，必须通过测试来验证组件的寿命，以满足车辆制造商的目标寿命和保修要求，可能是10年或100，000英里。一般而言，汽车IC认证要求反映在汽车电子委员会的集成电路AEC Q100系列等测试中，但个别汽车供应商和汽车制造商可能需要更严格的标准甚至进一步测试。

离散与集成LED输出

具有模拟和数字以及电源电路的电源IC工艺允许器件设计人员将LED电源开关与控制电路集成 - 只要封装可以耗散功率。集成的LED开关减少了元件数量，节省了电路板空间并简化了库存和制造。随着功率水平的提高，例如HB LED的LED驱动器或需要驱动LED阵列的选项，控制外部分立输出设备的驱动器或预驱动器可根据电路要求灵活选择输出开关。因此，单个LED驱动器可以满足多种应用的需求。

ROHM Semiconductor汽车应用LED驱动器解决方案

ROHM Semiconductor为乘客舱和前照灯应用提供高度集成的LED驱动器解决方案。驱动器集成了开关，或者在某些情况下，驱动器设计用于切换外部功率MOSFET。三种产品展示了为汽车应用提供的不同方法。

ROHM Semiconductor的BD8119FM-M是一款4通道恒流背光LED驱动器，适用于中型到大型汽车显示器，如导航或仪表板。该驱动器采用原始电流模式降压 - 升压型DC-DC转换器，仅需一个线圈即可实现简化设计。它采用18.5 x 9.9 x 2.31 mm HSOP-M28封装。 BD8112EFV-M是双通道版本，适用于中小尺寸TFT显示器的背光，例如，安装在仪表板中的TFT。它采用HTSSOP-B24封装。灵活的降压 - 升压LED驱动器如图1所示。它具有外部PWM控制和VDAC端子的电压控制，用于亮度控制。

图1：高度集成的BD8112EFV-M可以驱动通过两条LED线路提供150mA电流，并且只需极少量的外部元件。

电源电压为5至30 V，BD8112EFV-M和BD8119FM-M的开关频率范围为250至550 kHz，外部同步用于避免车载无线电或其他敏感电路出现EMI问题的选项。 BD8119FM-M驱动器可以轻松驱动来自7 x 4通道矩阵的28个LED，每条线路的最大电流为150 mA，配置正确的外部电路甚至更多。该驱动器具有内置LED异常状态检测功能，可用于开路和短路状态以及内置保护功能，包括欠压锁定（UVLO），过压保护（OVP），热关断（TSD），过流保护（OCP）和短路保护（SCP）。

ROHM Semiconductor的BD8105FV和BD8115F全集成驱动器提供串行和并行控制，以解决仪表板的指示器指示器，尤其是集群和中央堆栈控制，如HVAC，无线电等。这些单元只需要少量外部元件，可最大限度地缩小电路BD8105FV由12个漏极开路输出组成（见图2），BD8115F有8个漏极开路输出。每个输出的最大直流电流为50 mA，脉冲最大值为150 mA。

驱动器可以至少有两个串联级联的器件，如图3所示，这样可以在不增加数量的情况下控制更多LED微处理器的I/O引脚这些器件采用SSOP-B20W封装，内置热关断（TSD）电路（标称检测点为175°C）以防止过热。

图2：框图BD8105FV显示内部功率MOSFET的12个漏极连接由于功率器件集成在IC中，TSD可以保护12个输出免受过高的温度影响。

ROHM Semiconductor最新的LED驱动器是BD8381EFV-M，用于驱动高光束和近光前照灯中的多个HB-LED作为日间行车灯应用程序。 BD8381EFV-M是一款白光LED驱动器，能够承受高输入电压（50 V MAX）。如图4所示，集成了电流模式降压 - 升压DC-DC控制器，可在变化的电压输入下实现稳定运行，并消除串联连接LED数量的限制。

图3：两个级联BD8105FV的应用电路由微电脑控制，具有4线（3线加启用）I/F串行输入。

BD8381EFV-M通过内置PWM或内置PWM提供调光线性控制。可以使用或不使用微型计算机进行操作。工作频率可在内部设置在100到600 KHz之间，或从内部振荡器频率到600 kHz外部同步。内置保护功能包括UVLO，OVP，TSD，OCP和具有LED错误状态检测功能的SCP，用于OPEN/SHORT电路。该电路采用HTSSOP-B28封装。

ROHM半导体LED驱动器

随着用于汽车灯的BD8381EFV-M白光LED驱动器IC的推出，ROHM Semiconductor大幅扩展了其高度集成的LED驱动器IC系列。这些LED驱动器为设计人员提供了多种设计选项，集成或外部开关输出，并行/串联控制以及小型表面贴装封装中的广泛保护和故障检测功能。有关ROHM Semiconductor电源管理产品组合中不断扩大的汽车LED驱动器产品组合的更多信息，请访问我们的网站或联系您当地的ROHM Semiconductor汽车销售办事处。

图4：BD8381EFV-M使用外部功率MOSFET所以设计师可以选择