車載LED驅(qū)動(dòng)器需要特色化打磨，ROHM推出欠壓時(shí)安全亮燈的單芯片方案

車載LED驅(qū)動(dòng)器IC市場競爭十分激烈，廠商的核心競爭力體現(xiàn)在產(chǎn)品的特色，即在滿足基本功能要求的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)差別化的設(shè)計(jì)。

例如，近日，車載LED驅(qū)動(dòng)器大廠ROHM（羅姆）面向汽車DRL（日間行車燈）、位置燈及尾燈等眾多插座型LED燈，推出業(yè)界首創(chuàng)的LED驅(qū)動(dòng)器“BD18336NUF-M”，特點(diǎn)是當(dāng)車載電池欠壓時(shí)，僅1枚芯片即可實(shí)現(xiàn)安全亮燈，有助于DRL和位置燈用的最新插座型LED燈的小型化。

那么，該產(chǎn)品是如何實(shí)現(xiàn)這一功能的？車載LED驅(qū)動(dòng)器的特點(diǎn)是什么？羅姆半導(dǎo)體（上海）有限公司技術(shù)中心產(chǎn)品應(yīng)用經(jīng)理葛家明先生向電子產(chǎn)品世界等媒體做了詳細(xì)介紹。

羅姆半導(dǎo)體（上海）有限公司 技術(shù)中心 產(chǎn)品應(yīng)用經(jīng)理 葛家明

1 BD18336NUF-M的特色分析

當(dāng)前，可維護(hù)的超小型插座型LED燈很受歡迎，ROHM此次發(fā)布的新產(chǎn)品“BD18336NUF-M”就是驅(qū)動(dòng)這類LED燈的驅(qū)動(dòng)器。具體工作特點(diǎn)是：當(dāng)電池電壓從13V降至9V時(shí)，利用新搭載的欠壓時(shí)電流旁路功能，通過切換LED電流路徑來防止燈滅，能夠始終保持30％以上的亮度。另外，以3.0mm見方的超小型封裝實(shí)現(xiàn)了600mA的高輸出。

與以往產(chǎn)品相比，①包括外圍電路在內(nèi)的新方案的安裝面積減少約30%，可安裝于超小型插座型LED燈要求的10mm見方的電路板中。②使用以往產(chǎn)品如果不配置外圍電路，當(dāng)電池欠壓時(shí)，LED燈就會熄滅，對周圍環(huán)境造成安全隱患，而新產(chǎn)品僅憑1枚芯片即可助力插座型LED燈實(shí)現(xiàn)安全亮燈和小型化。③為了支持溫度容易升高的高亮度白色LED，新產(chǎn)品還內(nèi)置了抑制LED發(fā)熱量的功能，從而能夠適用于使用白色LED的DRL。

新產(chǎn)品已于2019年12月開始出售樣品，計(jì)劃于2020年7月開始暫以月產(chǎn)40萬個(gè)的規(guī)模投入量產(chǎn)。該芯片的前工序是在日本，后工序是在羅姆的菲律賓工廠。

1.1 新的插座型LED燈及電路板

由于LED燈本身的長壽命并且高密度安裝的特點(diǎn)，目前在車燈領(lǐng)域應(yīng)用非常迅速。不過，以往的產(chǎn)品設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的性能要求，但是可維護(hù)性有所欠缺。具體如圖1左側(cè)可見，以往的方案是在電路板上可以大量地安裝元器件，以實(shí)現(xiàn)車載LED燈的多樣化設(shè)計(jì)以及更高性能的要求。但是客戶已經(jīng)不滿足于這樣的現(xiàn)狀，對于可維護(hù)性方面的要求也日益出現(xiàn)，像燈泡一樣可以容易更換的插座型LED燈開始登場，如圖1右所示。

圖1

1.2 插座型LED燈的不足及解決策略

不過，插座型LED燈面臨的兩大課題，首先是由于插座型本身的體積限制，會造成客戶設(shè)計(jì)時(shí)的靈活性受限。其次是由于電路板的面積非常小，因此無法容納足夠多的元器件，致使在電池電壓欠壓的時(shí)候，LED燈會熄滅，這樣對周圍的行車安全還是造成了相當(dāng)?shù)碾[患。

 針對這樣的課題，ROHM推出了超小型高輸出的線性LED驅(qū)動(dòng)器IC，也就是本次的新產(chǎn)品BD18336NUF-M。隨著此次新產(chǎn)品的推出，“預(yù)計(jì)在世界范圍內(nèi)的車燈廠家都會開始普及這樣一個(gè)設(shè)計(jì)?！备鸺颐鞣Q。

圖2

它的主要功能如圖2紅色字所示，①在車載電池欠壓時(shí)的電流旁路功能；②輸出電流的降額功能。

1.3 兩個(gè)主要功能的原理

1）電流旁路

此次發(fā)布的新產(chǎn)品的特點(diǎn)，首先通過該單芯片的方案可以實(shí)現(xiàn)車載電池欠壓時(shí)的安全亮燈。圖3是工作示意圖，可以通過外圍3枚電阻去配置之后，監(jiān)測電池電壓。當(dāng)電池電壓在13V等正常工作的狀態(tài)下，恒流的LED驅(qū)動(dòng)器BD18336NUF-M可以正常地輸出電流，去保證負(fù)載——3顆LED燈的點(diǎn)亮。但是當(dāng)車載電池電壓向下跌落，例如在9V以下的欠壓狀態(tài)的時(shí)候，由于該芯片內(nèi)部搭載欠壓時(shí)的電流旁路的功能，可以去旁路負(fù)載中最下面一顆LED，保證剩余2顆LED燈以客戶期望的亮度實(shí)現(xiàn)點(diǎn)亮狀態(tài)；并且從電池電壓充分時(shí)的3顆燈點(diǎn)燈，到欠壓狀態(tài)下2顆燈的切換是平滑平穩(wěn)的一個(gè)過程，不會出現(xiàn)燈閃的現(xiàn)象。這有助于客戶的新型插座型LED燈的安全設(shè)計(jì)以及小型化的要求。

圖3 欠壓時(shí)的電流旁路功能

圖4是LED亮燈情況的具體解釋，以往產(chǎn)品的話，如果是驅(qū)動(dòng)3顆LED，考慮到3顆LED開啟了壓降差不多是9V，當(dāng)電池電壓在9V以下到6V欠壓時(shí)候，是無法開啟3顆LED的，會出現(xiàn)燈滅的安全隱患。搭載了本次的新產(chǎn)品后，在欠壓9V-6V的工作區(qū)間以內(nèi)，保證兩顆燈的LED點(diǎn)亮，最終可以保證插座型LED燈模組的30%以上亮度的安全要求。

圖4 相比以往產(chǎn)品的亮燈示意圖

電流旁路功能可參考圖5右，紅色的電流曲線是在車載電池減電時(shí)的一個(gè)電流曲線。可以看到當(dāng)電池電壓從正常的13V工況向6V跌落的過程中，新芯片內(nèi)置的電流旁路的電路開始啟動(dòng)，并且可以通過外圍電阻來配置其工作范圍，這樣可以看到，減電時(shí)的紅色電路曲線是在線性的上升過程中，也就意味著外圍被旁路的LED3會出現(xiàn)逐漸熄滅的狀態(tài)。最終當(dāng)電池電壓跌落到6V時(shí)，仍然可以保證2顆LED燈亮。

圖5 電流旁路的工作效果

2）白光LED——過溫降額功能

本次新產(chǎn)品BD18336NUF-M除了傳統(tǒng)的黃光和紅光以外，也對白光的應(yīng)用做了充分的考慮，這樣使它適合應(yīng)用于包含高亮度的白光LED在內(nèi)的所有的LED燈色。

圖6

眾所周知，白光LED的功率相對較大，會有溫升的情況，該芯片內(nèi)部已經(jīng)搭載了1個(gè)過溫降額的功能，可以僅僅通過客戶在外圍配置1顆熱敏電阻器，就可以使得輸出的電流實(shí)現(xiàn)降額的功能。例如100kΩ的熱敏電阻器，可以在110℃左右開始降額；47kΩ的熱敏電阻可以在85℃的溫度開始實(shí)現(xiàn)電流降額，這就大大擴(kuò)展了產(chǎn)品的應(yīng)用范圍——除了傳統(tǒng)的紅光和黃光等尾燈和位置燈的應(yīng)用之外，也可以用在日行燈以及霧燈等白光LED的應(yīng)用場合。

4）相關(guān)問題

插座型LED燈的成本是不是比以前更高？制造難度更大？葛家明經(jīng)理指出，插座型LED燈的制造難度，相對PCB板，其實(shí)并沒有太大差異。

安裝插座型LED燈的PCB板減少了，那么PCB的設(shè)計(jì)還是同原有一樣嗎？實(shí)際上，常規(guī)的設(shè)計(jì)客戶可以用普通的環(huán)氧樹脂F(xiàn)R4的板子，或者是考慮到散熱，增加一些散熱器的設(shè)計(jì)要求，可以搭載一些陶器板的設(shè)計(jì)，這樣都是可以的。

供應(yīng)和現(xiàn)場工程師服務(wù)是否會受疫情的影響？“這一點(diǎn)請不要擔(dān)心，目前我們供貨還是比較正常的?，F(xiàn)場工程師的服務(wù)，考慮到目前的現(xiàn)狀，ROHM和客戶的一個(gè)支持基本上還是通過以線上為主。下一步還要看后面疫情發(fā)展控制的情況?！备鸺颐鹘?jīng)理稱。

2 車載LED驅(qū)動(dòng)器

LED驅(qū)動(dòng)器IC是針對不穩(wěn)定的輸入電壓，例如車載的電池，為負(fù)載的LED燈提供了一個(gè)恒定的電流，這樣可以實(shí)現(xiàn)LED燈亮度的恒定或是可調(diào)功能的IC。

圖7

車載LED燈可以分為2類應(yīng)用：車身的照明，室內(nèi)的照明。其中車身照明包括了前照燈、日行燈、尾燈、轉(zhuǎn)向燈，而室內(nèi)照明主要是汽車音響、導(dǎo)航、空調(diào)面板、RGB氛圍燈以及儀表盤警告燈的應(yīng)用。

ROHM在這2個(gè)領(lǐng)域都有相關(guān)的IC布局，所以可以控制所有的汽車燈光。

3 電源技術(shù)助力LED驅(qū)動(dòng)器

ROHM在車載電源電路方面擁有很強(qiáng)的實(shí)力，可為用戶的小型化設(shè)計(jì)以及設(shè)計(jì)的簡化做貢獻(xiàn)。其電源技術(shù)大致可以分為3個(gè)方面，DC/DC、AC/DC技術(shù)，線性LDO技術(shù)，以及此次的LED驅(qū)動(dòng)器的技術(shù)。

圖8

相關(guān)LED驅(qū)動(dòng)器方面，ROHM有如下的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：

? 抑制浪涌的技術(shù)；

? 頻率穩(wěn)定的控制技術(shù)；

? 線性控制，也就是此次新產(chǎn)品BD18336NUF-M涉及到的技術(shù)；

? 局部調(diào)光的功能；

? 降噪的技術(shù)。

 4 ROHM的LED驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)量及專利

從以往的手機(jī)、電視等等消費(fèi)類電子設(shè)備到當(dāng)前熱門的車載用途，ROHM的LED驅(qū)動(dòng)器IC面向這些門類廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，年出貨量約2億片，其中車載領(lǐng)域1.4億片，消費(fèi)類電子約0.6億片。

在LED驅(qū)動(dòng)器IC方面的技術(shù)儲備，ROHM在單項(xiàng)專利、現(xiàn)有全部LED技術(shù)專利的總分、專利的數(shù)量上居于行業(yè)領(lǐng)先。

在汽車功能安全方面，ROHM在2018年的3月已經(jīng)正式取得了ISO 26262的流程認(rèn)證。

5 針對兩輪電動(dòng)車的新方案：BD183x7EFV-M

在特色化方面，無獨(dú)有偶，針對兩輪電動(dòng)車尾燈等，ROHM近期也發(fā)布了一款芯片“BD183x7EFV-M”。它是4通道的線性LED驅(qū)動(dòng)器，最大輸出電流每通道在150 mA，主要的功能如下圖紅色字所示，①內(nèi)置了獨(dú)有的熱分散電路；②LED的單路控制功能，以及其它常用的開短路檢測、保護(hù)功能以及診斷功能。該芯片的目標(biāo)應(yīng)用主要是尾燈、位置燈、霧燈以及轉(zhuǎn)向燈一些常規(guī)的應(yīng)用場合。

圖9

1）內(nèi)置了1個(gè)獨(dú)有的熱分散電路，以通過芯片自帶的4通道線性輸出，實(shí)現(xiàn)了客戶設(shè)計(jì)的小型化。

具體地，由于以往的設(shè)計(jì)例如在4路LED驅(qū)動(dòng)的時(shí)候需要在每個(gè)通道上都進(jìn)行相關(guān)的熱設(shè)計(jì)工作，BD183x7EFV-M由于內(nèi)置了獨(dú)有的熱分散電路，所以客戶只需要在電池側(cè)輸入的地方做1次的熱設(shè)計(jì)考慮就可以達(dá)到這樣的目的，減少了模塊的成本。

圖10

2）LED單路控制的功能，這可以實(shí)現(xiàn)LED在異常工況下整燈模組LED關(guān)閉模式的控制。

這是由于在歐洲市場以及在日韓亞太市場對異常工況下的法規(guī)要求是有些差別的，例如對負(fù)載LED斷線的情況，在歐洲市場要求統(tǒng)一關(guān)閉所有的LED燈，也就是“一滅全滅”的功能；但是亞太市場的要求是異常工況的LED燈使它關(guān)閉，其它幾路正常的LED燈依舊保持亮燈的狀態(tài)。BD183x7EFV-M由于搭載了1個(gè)模式選擇的Pin MSET1的管腳，可以通過配置同時(shí)滿足歐洲市場以及亞太市場法規(guī)的要求，這樣就可以在各個(gè)國家的機(jī)型上做進(jìn)一步的擴(kuò)展。

圖11

6 小結(jié)

車載LED驅(qū)動(dòng)器是個(gè)經(jīng)典話題，可以在特色化方面挖掘，需要具有工匠精神的打磨。