3S3P汽車(chē)尾燈(RCL) LED驅(qū)動(dòng)器參考設(shè)計(jì)

綜述

　　該參考設(shè)計(jì)采用MAX16823 3通道線性LED驅(qū)動(dòng)器和外部BJT，實(shí)現(xiàn)3S3P RCL驅(qū)動(dòng)電路。圖1和圖2給出了PCB和安裝了散熱器的圖片；圖3為參考設(shè)計(jì)的電路板布局；圖4為參考設(shè)計(jì)的原理圖。

　　以下詳細(xì)討論了該參考設(shè)計(jì)，給出了主要功能電路的分析、設(shè)計(jì)規(guī)格以及測(cè)試數(shù)據(jù)。

圖1. PCB和安裝的散熱器


圖2. 安裝了散熱器的側(cè)視圖

圖3. LED驅(qū)動(dòng)器布線

圖4. LED驅(qū)動(dòng)器原理圖

設(shè)計(jì)分析

　　參考設(shè)計(jì)由四部分電路組成：輸入保護(hù)電路與輸入選擇器、10%占空比發(fā)生器、拋負(fù)載和雙電池檢測(cè)、LED驅(qū)動(dòng)電路。

輸入保護(hù)

　　輸入保護(hù)主要由金屬氧化物變阻器MOV1和MOV2提供。設(shè)計(jì)中，我們采用了Littelfuse的V18MLA1210H (EPCOS也提供高質(zhì)量的MOV器件)。根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境選取不同額定焦耳的MOV。

輸入選擇器

　　輸入電壓建立后，除非剎車(chē)燈/轉(zhuǎn)向燈輸入端作用有效電源，否則，輸入選擇器將電源切換到尾燈節(jié)點(diǎn)。一旦電源為剎車(chē)燈/轉(zhuǎn)向燈輸入供電，輸入選擇器將自動(dòng)屏蔽尾燈輸入電流。這種架構(gòu)將為剎車(chē)燈/轉(zhuǎn)向燈輸入提供600mA電流，指示RCL功能。當(dāng)LED驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障或者LED本身發(fā)生故障時(shí)，MAX16823將徹底關(guān)斷所有LED，此時(shí)只有不足5mA的電流流出剎車(chē)燈/轉(zhuǎn)向燈。燈的輸出級(jí)電路能夠成功檢測(cè)到這一低電流，根據(jù)設(shè)計(jì)要求發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

　　D5、R16組成檢測(cè)電路。當(dāng)尾燈輸入節(jié)點(diǎn)電壓為9V或更高電壓，并且剎車(chē)燈/轉(zhuǎn)向燈輸入節(jié)點(diǎn)接地或?yàn)楦咦钑r(shí)，該檢測(cè)電路打開(kāi)Q4。輸入電壓通過(guò)二極管D3加載到V_IN，提供LED驅(qū)動(dòng)器的主電源。當(dāng)剎車(chē)燈/轉(zhuǎn)向燈輸入電壓達(dá)到尾燈電壓的2V以?xún)?nèi)時(shí)，Q4斷開(kāi)，V_IN通過(guò)二極管D4供電。R17提供2.1kΩ對(duì)地電阻，確保此節(jié)點(diǎn)的最大阻抗。R17在雙電池條件下(24V)功率達(dá)到270mW，所以必須選取0.5W功率的電阻。這個(gè)電路的主要限制是：當(dāng)剎車(chē)燈/轉(zhuǎn)向燈和尾燈同時(shí)工作時(shí)，假設(shè)剎車(chē)燈/轉(zhuǎn)向燈輸入電壓與尾燈輸入電壓的差值在2V以?xún)?nèi)。

10%占空比發(fā)生器

　　10%占空比發(fā)生器產(chǎn)生占空比為10%的方波信號(hào)，該信號(hào)送入MAX16823 LED驅(qū)動(dòng)器，用于調(diào)節(jié)LED亮度。只要尾燈輸入端提供有效電壓，調(diào)光電路將有效工作。R10和D2提供5.1V穩(wěn)壓源，用于U3 (ICM7555ISA)供電。雙電池條件下，由于功耗可能達(dá)到44mW，所以R10必須選取0.25W功率的電阻。定時(shí)器U3配置為非穩(wěn)態(tài)振蕩器，導(dǎo)通時(shí)間由通過(guò)D1和R11對(duì)C6充電的時(shí)間決定(t_ON = 0.693 × R11 × C6 = 0.418ms [典型值])；關(guān)斷時(shí)間由通過(guò)R12對(duì)C6放電的時(shí)間決定(t_OFF = 0.693 × R12 × C6 = 3.8ms [典型值])。導(dǎo)通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間之和構(gòu)成周期大約為237Hz的方波信號(hào)，占空比為9.9%，圖5為占空比周期。

　　電阻R13提供限流保護(hù)，降低該開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)可能產(chǎn)生的EMI輻射。R13的物理位置應(yīng)盡量靠近U3，以降低EMI。占空比為10%的方波信號(hào)通過(guò)D7和R14耦合至U1。只要?jiǎng)x車(chē)燈/轉(zhuǎn)向燈沒(méi)有有效電源，D7提供的邏輯“或”電路將允許10%占空比脈沖通過(guò)。這種配置在尾燈輸入作用有電源電壓時(shí)，提供較低的LED亮度。而當(dāng)剎車(chē)燈/轉(zhuǎn)向燈輸入作用有效電壓時(shí)，D7將電壓提供至DIM1、DIM2和DIM3輸入，使LED亮度達(dá)到100% (高LED亮度)。因?yàn)長(zhǎng)EDGOOD信號(hào)不能超出6V，電阻R14將電流限制在2mA以?xún)?nèi)，D9和D2提供電壓箝位，避免過(guò)高的節(jié)點(diǎn)電壓。當(dāng)D7陽(yáng)極沒(méi)有作用電壓時(shí)，電阻R15為下拉電阻。使用400kΩ電阻時(shí)，R15將保持DIM節(jié)點(diǎn)電壓低于0.6V，此時(shí)的吸電流為1.5μA—遠(yuǎn)低于DIM輸入的0.1μA源出電流。

圖5. 振蕩器輸出