低成本、高可用開啟汽車LED照明新時代

時間：2024-06-26 16:19:37

關(guān)鍵字： LED照明矩陣管理器

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[導(dǎo)讀]車用LED燈作為一種新型照明產(chǎn)品，憑借其體積小、亮度高、能耗低、壽命長、環(huán)保等優(yōu)點，有效減少了更換頻率、降低了維護(hù)成本，在汽車產(chǎn)品上正逐漸替代傳統(tǒng)、低效的鹵素?zé)艉碗瘹鉄簦蔀槿蚱囌彰魇袌龅闹髁鳟a(chǎn)品。

車用LED燈作為一種新型照明產(chǎn)品，憑借其體積小、亮度高、能耗低、壽命長、環(huán)保等優(yōu)點，有效減少了更換頻率、降低了維護(hù)成本，在汽車產(chǎn)品上正逐漸替代傳統(tǒng)、低效的鹵素?zé)艉碗瘹鉄?，成為全球汽車照明市場的主流產(chǎn)品。

與此同時，隨著自動駕駛、智能網(wǎng)聯(lián)等技術(shù)的普及，汽車LED的應(yīng)用場景也將進(jìn)一步拓展，為市場增長提供更多機(jī)會。目前汽車LED市場規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，主要產(chǎn)品類型包括LED車燈、車內(nèi)照明、氛圍燈等。其中，LED車燈是目前應(yīng)用非常廣泛的產(chǎn)品類型，包括前后大燈組、霧燈等。市場調(diào)研公司SkyQuest報告指出，預(yù)計未來幾年，全球汽車LED市場規(guī)模將以年較高的復(fù)合增長率實現(xiàn)逐年增長。

從出色的電源轉(zhuǎn)換效率到優(yōu)異的調(diào)光性能，ADI的汽車照明解決方案歷經(jīng)時間和市場的考驗，助力工程師們充滿信心地應(yīng)對各種挑戰(zhàn)，其主要優(yōu)勢如下：

-低EMI：近二十年來，ADI公司一直提供低EMI解決方案，是低EMI功率解決方案領(lǐng)域的佼佼者。ADI采用率先上市的Silent Switcher®技術(shù)(開發(fā)于2013年)、針對特定應(yīng)用的調(diào)諧SSFM和創(chuàng)新開關(guān)技術(shù)，提供出色的EMI性能。

-高效率：ADI的LED驅(qū)動器提供優(yōu)于同類產(chǎn)品的功率轉(zhuǎn)換效率。這一點對于空間受限的設(shè)計至關(guān)緊要，以便于將LED驅(qū)動器安裝在大燈、尾燈或側(cè)轉(zhuǎn)指示燈中非?？拷麹ED總成的位置。高功率轉(zhuǎn)換效率可降低系統(tǒng)的熱預(yù)算，因此在設(shè)計散熱器時具有更高的自由度，同時也減小了解決方案的總尺寸。

-寬調(diào)光性能：ADI的LED驅(qū)動器具備優(yōu)于競爭產(chǎn)品的調(diào)光性能。雖然其他產(chǎn)品給出高調(diào)光比規(guī)格，但相關(guān)參數(shù)通常是在理想條件或是特定工作條件下實現(xiàn)的。ADI的LED驅(qū)動器通過外部和內(nèi)部PWM調(diào)光以及出色的模擬調(diào)光，可在任何條件下提供指定的調(diào)光性能。新一代的產(chǎn)品還支持將數(shù)字信號用于模擬調(diào)光。

-高可靠性：ADI的LED驅(qū)動器產(chǎn)品安裝在全球數(shù)百萬個外部和內(nèi)部汽車插座中，從2010年到2020年，交付的LED驅(qū)動器超過5億個。其中，超過一半的產(chǎn)品部署于汽車應(yīng)用，專有的半導(dǎo)體工藝、晶圓級光學(xué)檢測、X射線包裝檢查，以及對所有功能和規(guī)格的全面測試，確保這些應(yīng)用的故障率低于1 ppm，這已超過行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

矩陣管理器

矩陣式LED大燈，即將LED光源進(jìn)行矩陣式分區(qū)管理。通過行車ECU控制每個LED光源的開關(guān)和亮度等。與普通LED車燈相比，矩陣式管理器可以對光源的控制精確到某一指定的燈珠上，而普通的LED燈只能對整租燈珠進(jìn)行控制，功能性和拓展性差。

汽車大燈的照明系統(tǒng)分為兩部分：上面的ECU控制系統(tǒng)包含了LED驅(qū)動部分，連接著12伏汽車電池;下面是LED控制燈板，該板包含矩陣管理器，其功能是來控制LED的亮滅，提供動態(tài)效果，可適用于前后照明的自適應(yīng)駕駛光束、順序轉(zhuǎn)彎、歡迎動畫等功能。

ADI公司的外部照明LED驅(qū)動器和矩陣管理器融合了先進(jìn)的開關(guān)技術(shù)、LED調(diào)光和安全特性，旨在降低成本、解除設(shè)計限制。這些解決方案可以幫助用戶減少降低開發(fā)難度加速產(chǎn)品上市，讓照明設(shè)計師能夠?qū)Ｗ⒂谔剿髌囌彰鞯男阅?、美感和藝術(shù)表現(xiàn)。

與ADI合作了三十多年的技術(shù)型授權(quán)代理商Excelpoint世健，多年來基于ADI的產(chǎn)品和解決方案組合，打造了多個貼近客戶應(yīng)用需求的解決方案，并獲得了市場的認(rèn)可。針對ADI的矩陣管理器產(chǎn)品，世健資深工程師結(jié)合當(dāng)前市場，推薦適用于汽車前燈的12開關(guān)高亮度LED矩陣管理器——MAX25608。

MAX25608單串最多串聯(lián)12個開關(guān)，每串有兩個子串、六個系列開關(guān)，配置靈活。該芯片具有12個獨立控制的N-MOSFET開關(guān)，額定電壓為14V，導(dǎo)通電阻為0.06Ω，可提供高達(dá)1.6A的汽車照明電流，單個電流源可用于為所有串聯(lián)的LED供電。

打開和關(guān)閉每個LED上的旁路開關(guān)，就可以調(diào)節(jié)各個LED。該器件還可以在雙串應(yīng)用中配置，每串串聯(lián)六個開關(guān)，每個開關(guān)可以串聯(lián)連接一個、兩個或三個LED。這些器件還允許并聯(lián)兩個開關(guān)以此旁路高電流LED。此外，MAX25608還包括一個內(nèi)部電荷泵，為LED旁路開關(guān)的柵極驅(qū)動提供電源。

MAX25608系列具有用于串行通信的串行接口(UART)，MAX25608/MAX25608C可用于全雙工應(yīng)用，MAX25608B可用于半雙工應(yīng)用，例如CAN收發(fā)器。MAX25608在電荷泵時鐘上使能擴(kuò)頻，MAX25608B/MAX25608C在電荷泵時鐘上禁用擴(kuò)頻，每個開關(guān)都可以通過串行接口完全打開、完全關(guān)閉或變暗，帶或不帶淡入淡出轉(zhuǎn)換。

該系列具有開路LED保護(hù)以及通過串行接口報告開路和短路LED故障的功能，并且均采用帶有裸露焊盤的28 TSSOP引腳封裝。它還擁有強(qiáng)大的串行接口，卓越的PWM調(diào)光性能，符合汽車AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)，可用于汽車矩陣LED系統(tǒng)以及自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈等。

靈活的拓?fù)銵ED驅(qū)動器

由于LED是電流特性敏感的半導(dǎo)體器件，在應(yīng)用過程中需要對其進(jìn)行穩(wěn)定工作狀態(tài)和保護(hù)，從而就有了“LED驅(qū)動”的概念。用LED作為顯示器或其他照明設(shè)備或背光源時需要對其進(jìn)行恒流驅(qū)動，主要就是為了避免驅(qū)動電流超出最大額定值而影響其能效和可靠性，而且還要獲得預(yù)期的亮度要求，保證各個LED亮度、色度的一致性等。

靈活的拓?fù)銵ED驅(qū)動器可以為汽車的前照明系統(tǒng)、遠(yuǎn)光燈、近光燈、日間行車燈、凈空燈以及轉(zhuǎn)彎燈等提供合適的恒流源。市場上客戶對驅(qū)動器的要求非常高，設(shè)計一款好的電源必須要綜合考慮效率轉(zhuǎn)換、有效功率、恒流精度、電源壽命、電磁兼容等因素，因為LED驅(qū)動器在照明系統(tǒng)中擁有舉足輕重的地位。

Excelpoint世健的工程師對比發(fā)現(xiàn)，ADI公司的MAX20090是汽車級高電壓、高亮度LED驅(qū)動器，適合汽車前燈應(yīng)用，例如遠(yuǎn)光燈、近光燈、日間行車燈(DRL)、轉(zhuǎn)向燈、霧燈及其它LED燈，器件利用5V至65V較寬輸入電壓范圍驅(qū)動LED燈串，最大輸出電壓為65V，通過集成節(jié)省空間和成本。

器件檢測LED燈串高邊的輸出電流。支持升壓、降壓、SEPIC模式配置，還支持可編程開關(guān)頻率(200kHz至2.2MHz)、擴(kuò)頻調(diào)制減少EMI噪聲等，靈活的結(jié)構(gòu)使設(shè)計優(yōu)化簡便。

PWM輸入提供高達(dá)1000:1的LED調(diào)光比，ICTRL輸入提供控制器附加模擬調(diào)光能力。MAX20090采用節(jié)省空間(4mm×4mm)的20引腳TQFN封裝、側(cè)邊防潮TQFN封裝或TSSOP封裝。通過故障標(biāo)識實現(xiàn)短路、過壓和熱保護(hù)等故障診斷，并支持-40°C至+125°C的寬泛工作溫度范圍，擁有汽車級特性和魯棒性提高系統(tǒng)可靠性。

降壓LED驅(qū)動器

降壓LED驅(qū)動器通過高于LED串總電壓的電壓來調(diào)節(jié)LED串中的電流，通過低電阻開關(guān)和出色的開關(guān)控制實現(xiàn)高效率，在整個模擬調(diào)光范圍內(nèi)提供高精度獲得出色的EMI，還可以短接到系統(tǒng)地確保安全，輕松適應(yīng)矩陣或動畫應(yīng)用，比如駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)(DMS)、平視顯示器、示廓燈(CLL)以及前后照明系統(tǒng)等。

對此，Excelpoint世健推薦一款高性能、小尺寸、高效的降壓LED驅(qū)動器MAX2005x，可以有效簡化汽車和通用照明設(shè)計。MAX20050-MAX20053是適合汽車外部照明應(yīng)用的高亮度LED(HB LED)驅(qū)動器，由完全同步的降壓轉(zhuǎn)換器和集成式MOSFET組成，可以使用少量外部組件驅(qū)動電流高達(dá)2A的LED串聯(lián)燈串。

該系列通過AEC-Q100認(rèn)證，擁有汽車級品質(zhì)，4.5V至65V寬輸入電源電壓范圍支持極端條件下的汽車?yán)鋯雍拓?fù)載突降操作。高低兩個開關(guān)頻率選項(400kHz或2.1MHz)為設(shè)計人員提供了優(yōu)化解決方案尺寸或效率的靈活性，同時避免在AM頻段內(nèi)產(chǎn)生干擾，擴(kuò)頻為設(shè)計人員提供了更多選項，有助于從系統(tǒng)層面降低EMI。

-MAX20050/ MAX20052利用內(nèi)部環(huán)路補(bǔ)償盡可能減少組件數(shù)量，-MAX20051/MAX20053/MAX20053D則利用外部補(bǔ)償來實現(xiàn)充分的靈活性。-MAX20050/MAX20051的內(nèi)部開關(guān)頻率為400kHz，MAX20052/MAX20053的內(nèi)部開關(guān)頻率則為2.1MHz，MAX20051B的擴(kuò)頻已禁用。

高邊電流調(diào)節(jié)意味著只需要與LED燈串進(jìn)行單一連接，燈串接地可以就地完成。除了PWM調(diào)光之外，該芯片還可以使用REFI引腳進(jìn)行模擬調(diào)光。滿量程電流調(diào)節(jié)精度為±2.5%，10%滿量程電流調(diào)節(jié)精度為±8%;5V/10mA LDO輸出可用于偏置其他電路。

MAX2005x的故障保護(hù)機(jī)制包括輸出過載、短路和器件過溫保護(hù)，額定工作溫度范圍為-40°C至+125°C，并采用帶裸露焊盤的散熱增強(qiáng)型12引腳(3mm x 3mm)TDFN、14引腳(5mm x 4.4mm)TSSOP和24引腳(4mm x 4mm)TQFN封裝。