DC/DC變換器在汽車(chē)照明中的應(yīng)用方案
摘要:LED照明在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用日益加速和廣泛。本文針對(duì)汽車(chē)上的特定要求,推出了2種新型DC/DC變換器芯片:LTC3787和LTC3475,并對(duì)各自的特性予以介紹,能滿(mǎn)足在不現(xiàn)場(chǎng)合上對(duì)轉(zhuǎn)換的多項(xiàng)要求,促進(jìn)了現(xiàn)代汽車(chē)電子技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/180261.htm1 前言
LED被稱(chēng)為第四代汽車(chē)光源,雖然一次性投入較高,但擁有白熾燈無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn),如LED車(chē)燈具有無(wú)延遲、節(jié)能、長(zhǎng)壽、低熱、抗震、色純度高等諸多特點(diǎn),已成為鎢絲燈、鹵素?zé)舻谋厝蝗〈a(chǎn)品。每臺(tái)車(chē)內(nèi)部應(yīng)用如儀表板、閱讀燈,外部應(yīng)用則為尾燈、剎車(chē)燈、方向燈、頭燈等,汽車(chē)用照明已形成目前LED照明發(fā)展最快的應(yīng)用市場(chǎng)。
今天,在一般的汽車(chē)上電子系統(tǒng)的成本約占20%以上,有的豪華車(chē)上已飆升至30%以上。汽車(chē)上設(shè)置的應(yīng)用實(shí)例包括:車(chē)載信息系統(tǒng),安全系統(tǒng),發(fā)動(dòng)機(jī)的能源管理,車(chē)載收音機(jī)、電視的衛(wèi)星接收、移動(dòng)電話以及其它無(wú)線電系統(tǒng)等等。5年前,這些電子系統(tǒng)僅設(shè)置在高檔豪華車(chē)上,現(xiàn)在每個(gè)汽車(chē)制造廠家,已將其集成在中等規(guī)格的車(chē)輛上,大幅度加速了汽車(chē)用集成電路技術(shù)的飛躍發(fā)展。
2 LED照明取代白熾燈泡
在車(chē)用照明產(chǎn)品方面,由于供電電源來(lái)自汽車(chē)蓄電池,一般為24V、48V直流電壓,故需要有直流電源的LED驅(qū)動(dòng)IC(集成電路),將交流電源直接轉(zhuǎn)換為直流電源,并完成與LED電壓及電流的匹配。
與此同時(shí),車(chē)載電子系統(tǒng)的元器件增加,要求的可用空間卻不斷縮小。大幅度增加了每一系統(tǒng)的電子元器件密度。所有電子系統(tǒng)均需要功率轉(zhuǎn)換的IC。通常,對(duì)每一分支系統(tǒng)還要配置復(fù)式的多級(jí)電壓干線。由于很高的功率密度和各系統(tǒng)散熱導(dǎo)致的高環(huán)境溫度,汽車(chē)上的有限空間和工作溫度范圍的限制,故要求高效率的功率轉(zhuǎn)換是關(guān)鍵。
在輸出電壓低和幾百毫安(mA)級(jí)以上的電流場(chǎng)合,因發(fā)出的熱量多,簡(jiǎn)單地用線性調(diào)節(jié)器來(lái)輸出電子系統(tǒng)要求的電壓已不實(shí)際。由于這些條件的制約,從而采用開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器取代線性調(diào)節(jié)器。開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的優(yōu)點(diǎn)是:效率提高,“碳足跡”少,附加設(shè)備的簡(jiǎn)化以及EMI(電磁干擾)的減小等。
迄今,LED已出現(xiàn)在很多車(chē)輛的儀表盤(pán)背光(back lighting),車(chē)內(nèi)照明及制動(dòng)燈上。豪華汽車(chē)廠愈益吸取了固態(tài)LED照明最新技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),借助這些高科技的電子技術(shù)含量和更輕、更小、更可靠的內(nèi)/外部照明器件,提高了現(xiàn)代汽車(chē)的美觀、舒適程度。例如,海拉作為汽車(chē)燈具領(lǐng)域的領(lǐng)先者,一直將車(chē)燈技術(shù)作為一個(gè)重要的研究課題。如今海拉已為新一代凱迪拉克白金版成功開(kāi)發(fā)出全LED前照燈,并已投入量產(chǎn)。
LED還可以降低成本和延長(zhǎng)使用壽命。對(duì)比車(chē)內(nèi)照明用的白熾燈,頭燈用的HID(高強(qiáng)度放電)燈和鹵素?zé)?,它具有明顯的優(yōu)越性。
3 對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的要求
由汽車(chē)蓄電池驅(qū)動(dòng)LED,要求具有精密調(diào)節(jié)LED電流的DC/DC變換器,以確保均勻的照明強(qiáng)度和色彩的完整性以及LED的保護(hù)。而且,DC/DC調(diào)節(jié)器應(yīng)按照指定的用途,頭燈或尾燈,信號(hào)燈或車(chē)內(nèi)的閱讀燈等,對(duì)特定的功率要進(jìn)行優(yōu)化。此外,由蓄電池電壓驅(qū)動(dòng)一個(gè)或幾個(gè)LED燈串,蓄電池電壓可能會(huì)出現(xiàn)大于、等于或小于負(fù)載電壓的情況;另一種擔(dān)心則是在大的調(diào)光范圍內(nèi)能否有效調(diào)節(jié)LED的亮度,并在低/高亮度級(jí)是否保持顯色特性。因此,要求DC/DC驅(qū)動(dòng)器的有效運(yùn)行至關(guān)重要,尤其是在驅(qū)動(dòng)高亮度(HB) LED時(shí) ,因未轉(zhuǎn)換成發(fā)射光的功率將消耗在發(fā)熱上。
在出現(xiàn)某些特殊的工況下,對(duì)驅(qū)動(dòng)電路也提出了相應(yīng)要求。如圖1所示,在負(fù)載一斷電(Load-dump)段,這是發(fā)電機(jī)正給蓄電池充電時(shí),蓄電池的連接線斷電。這有可能發(fā)生在車(chē)輛正行駛、蓄電池電線松脫,或車(chē)在運(yùn)行中蓄電池電線斷開(kāi)。無(wú)蓄電池的情況下,發(fā)電機(jī)正進(jìn)行全充電,此時(shí)會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)高達(dá)80V的尖峰電壓。
發(fā)電機(jī)瞬態(tài)吸收(Tran-sorbs)段,通常定位于36V~60V母線電壓的某一位置,吸收大部分的浪涌電流。然而發(fā)電機(jī)向下配置的DC/DC變換器則承受著這一36V~60V的瞬態(tài)峰值,故要求這些變換器及子系統(tǒng)的容量能予以承受。某些實(shí)例中,在這一瞬態(tài)過(guò)程采用調(diào)節(jié)輸出電壓,關(guān)鍵在于DC/DC變換器應(yīng)能處理這些高的瞬態(tài)電壓。通常,有各種不同的保護(hù)電路,能在外部執(zhí)行瞬態(tài)吸收,但成本增加,還占用可貴的空間。
“冷曲軸”(cold crank)段,發(fā)生在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)受冷卻或凝固期間,發(fā)動(dòng)機(jī)油變的非常粘滯。因而要求起動(dòng)機(jī)輸出更大的轉(zhuǎn)矩,相繼需要蓄電池提供更大的電流。這一大的電流負(fù)載導(dǎo)致蓄電池/一次母線的電壓降低,甚至低于4V的點(diǎn)火電壓。隨后,又回復(fù)至額定電壓13.8V(圖1)。這在某些應(yīng)用場(chǎng)合,例如發(fā)動(dòng)電機(jī)控制、安全系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)均不可避免。故要求具有良好調(diào)節(jié)的輸出電壓(一般為3.3V)貫穿“冷曲軸”段,以實(shí)現(xiàn)全過(guò)程的無(wú)間斷(連續(xù))運(yùn)行。
評(píng)論