汽車LED照明系統(tǒng)的挑戰(zhàn)和解決方案

盡管負(fù)載突降會(huì)造成負(fù)載電壓升高，但大部分先進(jìn)的交流發(fā)電機(jī)都配備了中央控制式負(fù)載斷電箝位電路。12V總線系統(tǒng)的參考電平會(huì)被限制在35V到42V之間，而24V總線系統(tǒng)的參考電平會(huì)被鉗定在50V到60V之間。

在天氣寒冷的時(shí)候，啟動(dòng)裝置會(huì)令電池供電電壓大幅下跌，圖2顯示“冷啟動(dòng)”測(cè)試的典型波形。

圖2 “冷啟動(dòng)”測(cè)試的典型波形

由于LED驅(qū)動(dòng)器的輸入供電端連接電池的輸入端，因此像剎車燈這類涉及駕駛安全的汽車燈必須不受負(fù)載斷電及冷啟動(dòng)的影響，甚至必須能夠在這種情況下繼續(xù)正常運(yùn)行。在典型的情況下，12V總線系統(tǒng)的輸入范圍為6V到42V，24V總線系統(tǒng)的輸入電壓范圍為12V到60V。

LED驅(qū)動(dòng)技術(shù)

電阻限流是LED驅(qū)動(dòng)方法之一，其優(yōu)點(diǎn)是成本較低、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是電流會(huì)隨著正向電壓和驅(qū)動(dòng)電壓的不同而改變，所以LED發(fā)出的亮度會(huì)改變。當(dāng)電池電壓比較高時(shí)，驅(qū)動(dòng)的效率很差，因?yàn)榇藭r(shí)大部分的功率會(huì)消耗在電阻上。此外，限流電阻會(huì)產(chǎn)生很大的熱量，導(dǎo)致散熱的問(wèn)題。所以這是一個(gè)簡(jiǎn)單、但并不是一個(gè)最高效的方法。

第二種方法是線性穩(wěn)流器，也叫恒流源。它的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、電流恒定；缺點(diǎn)是效率很低，而且隨著輸入電壓的升高，線性芯片承載的壓降也就越大，所以線性芯片也會(huì)產(chǎn)生很大的熱量。但它改善了電阻限流方法中電流波動(dòng)的缺點(diǎn)。

除了以上兩種方法，還有一種開(kāi)關(guān)電源式的驅(qū)動(dòng)方法。表1是三種不同方法的比較，用開(kāi)關(guān)電源作為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)的方法具有很高的效率，而且電流恒定。由于開(kāi)光電源轉(zhuǎn)換器的效率較高，因此被越來(lái)越多的車燈生產(chǎn)商使用。其最大的缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)線路要復(fù)雜些，而且成本相對(duì)較高。

表1 三種LED驅(qū)動(dòng)方法比較

用于高亮度汽車燈的升壓/降壓LED驅(qū)動(dòng)器

汽車照明中為什么要用到升壓/降壓LED驅(qū)動(dòng)器呢？這是因?yàn)殡姵仉妷菏遣▌?dòng)的，在電壓波動(dòng)時(shí)，我們需要保持流過(guò)LED的電流恒定，升壓/降壓LED驅(qū)動(dòng)器可以確保無(wú)論輸入電壓高于還是低于輸出電壓，電流都能保持恒定。這保證了在負(fù)載斷電和冷啟動(dòng)的時(shí)候，和安全有關(guān)的照明燈可以保持恒定的亮度。另外，多樣化的LED汽車照明應(yīng)用也需要不同的LED驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。部分汽車燈生產(chǎn)商希望能夠有一個(gè)LED驅(qū)動(dòng)平臺(tái)可以適用于不同燈光系統(tǒng)的不同LED配置。升壓/降壓LED驅(qū)動(dòng)器是大部分高亮度汽車燈光系統(tǒng)的理想驅(qū)動(dòng)器解決方案。

LM3423（圖3）是NS公司一款升壓/降壓LED驅(qū)動(dòng)器芯片，它不僅可以提供快速的調(diào)光控制、可靠的保護(hù)和故障顯示等功能，還可以配置升壓、浮動(dòng)降壓及浮動(dòng)的升壓/降壓LED驅(qū)動(dòng)器，滿足不同的LED車載驅(qū)動(dòng)的要求。

圖3 LM3423升壓/降壓應(yīng)用原理圖

用于LED背光系統(tǒng)的升壓LED驅(qū)動(dòng)器

在一般的應(yīng)用情況下，我們都會(huì)采用升壓恒流LED驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)多串?dāng)?shù)量較多的LED，采用這種配置的LED背光系統(tǒng)可為汽車儀表板及導(dǎo)航系統(tǒng)顯示器提供背光。另外，汽車儀表板顯示器必須加設(shè)調(diào)光控制功能，以便控制LED背光燈的亮度。如在周圍環(huán)境較光亮?xí)r可以調(diào)高亮度，而在周圍環(huán)境較暗時(shí)，可以調(diào)低亮度，以防駕駛者的眼睛無(wú)法適應(yīng)急劇的亮度轉(zhuǎn)變，影響駕駛安全。此外，具有PWM調(diào)光功能的控制器必須具有很好的對(duì)比度，即具有很好的線性調(diào)整度。