使用集成線性 LED 驅(qū)動(dòng)器替代分立 LED 電路設(shè)計(jì)

時(shí)間：2021-10-21 11:08:07

關(guān)鍵字： LED驅(qū)動(dòng) IC

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[導(dǎo)讀]在轉(zhuǎn)向燈、剎車(chē)燈和尾燈等汽車(chē)照明中，LED 電路設(shè)計(jì)通常采用分立元件，如雙極結(jié)晶體管 (BJT)。分立元件之所以突出有幾個(gè)常見(jiàn)原因：它們簡(jiǎn)單、可靠且便宜。然而，隨著 LED 數(shù)量和項(xiàng)目要求的增加，重新考慮離散設(shè)計(jì)可能是值得的。讓我們探討一些常見(jiàn)的誤解。

在轉(zhuǎn)向燈、剎車(chē)燈和尾燈等汽車(chē)照明中，LED 電路設(shè)計(jì)通常采用分立元件，如雙極結(jié)晶體管 (BJT)。分立元件之所以突出有幾個(gè)常見(jiàn)原因：它們簡(jiǎn)單、可靠且便宜。然而，隨著 LED 數(shù)量和項(xiàng)目要求的增加，重新考慮離散設(shè)計(jì)可能是值得的。讓我們探討一些常見(jiàn)的誤解。

離散設(shè)計(jì)很簡(jiǎn)單

LED 是電流驅(qū)動(dòng)設(shè)備。使用晶體管是通過(guò)調(diào)節(jié)電流開(kāi)啟 LED 的最簡(jiǎn)單方法。這些基于晶體管的電路作為基本構(gòu)建塊，可以復(fù)制以驅(qū)動(dòng)跨項(xiàng)目的任意數(shù)量的 LED 燈串，如圖 1 所示。

圖 1：恒流分立 LED 電路

在 LED 數(shù)量較多或要求具有挑戰(zhàn)性的項(xiàng)目中，電路設(shè)計(jì)不僅看起來(lái)很擁擠，而且還需要進(jìn)行復(fù)雜的分析。擠滿了 BJT 來(lái)驅(qū)動(dòng)多個(gè) LED，后組合燈 (RCL) 模塊可能包括表 1 中列出的規(guī)格。

	規(guī)格	考慮	執(zhí)行
功能	用于尾燈和停車(chē)燈的相同 LED 組	調(diào)整亮度級(jí)別以指示模式	模擬電流或脈寬調(diào)制 (PWM) 調(diào)光
電池供電	面額：9 V 至 16 V 范圍：6V 至 40V	穩(wěn)定的輸出電流，同時(shí)承受來(lái)自啟動(dòng)/停止、負(fù)載突降等的電壓瞬變。	恒流輸出電路（見(jiàn)圖1）
診斷	開(kāi)路	檢測(cè)故障并實(shí)施故障響應(yīng)	單失敗全失敗 (OFAF) 電路

表 1：示例 RCL 規(guī)格

使用大量組件（例如圖 2 中的 RCL 示例）會(huì)增加設(shè)計(jì)和制造風(fēng)險(xiǎn)，我們必須仔細(xì)分析電路。

圖 2：分立式尾燈和剎車(chē)燈電路示例

分立設(shè)計(jì)是可靠的

穩(wěn)健的 LED 電路設(shè)計(jì)必須考慮電壓、電流和溫度的波動(dòng)。一旦達(dá)到 LED 的正向電壓，電流就會(huì)流動(dòng)；電流的變化按比例改變亮度。然而，超出正向電壓的微小變化會(huì)導(dǎo)致 LED 電流呈指數(shù)增長(zhǎng)；過(guò)大的正向電流會(huì)損壞 LED。

我們還必須分析功率和熱耗散。導(dǎo)致溫度升高的因素包括電路的低功率效率、LED 的導(dǎo)通時(shí)間和/或溫暖的環(huán)境。散熱不良會(huì)導(dǎo)致 LED 消耗過(guò)多電流，從而導(dǎo)致性能下降。

用于診斷 LED 開(kāi)路或短路故障的反饋電路可提高系統(tǒng)可靠性。雖然這種電路增加了更多的組件，但還是有優(yōu)勢(shì)的。例如，如果 LED 在 RCL 內(nèi)損壞，則模塊的亮度不再符合市場(chǎng)法規(guī)。車(chē)身控制模塊 (BCM) 可能難以區(qū)分來(lái)自照明模塊的有效 LED 負(fù)載和單個(gè)開(kāi)路負(fù)載，如圖 3 所示。如果 LED 損壞，實(shí)施 OFAF 電路將關(guān)閉所有 LED 并使更容易檢測(cè)打開(kāi)的負(fù)載。OFAF 還可以防止 LED 進(jìn)一步退化。

圖 3：BCM 從 LED 驅(qū)動(dòng)模塊診斷故障

LED 電路必須滿足電磁兼容性 (EMC) 的發(fā)射和大電流注入 (BCI) 抗擾度標(biāo)準(zhǔn)。如果不考慮 EMC，LED 驅(qū)動(dòng)模塊可能會(huì)干擾或受到其他應(yīng)用程序的影響，從而給驅(qū)動(dòng)程序帶來(lái)糟糕的體驗(yàn)。

分立設(shè)計(jì)很方便

BJT 是廉價(jià)的商品設(shè)備。然而，當(dāng)在一個(gè) LED 系統(tǒng)中設(shè)計(jì)數(shù)十個(gè)甚至數(shù)百個(gè)時(shí)，組件數(shù)量和系統(tǒng)成本會(huì)增加?？紤]到設(shè)計(jì)、調(diào)試和組裝所花費(fèi)的資源，使用集成 LED 驅(qū)動(dòng)器解決方案可以節(jié)省時(shí)間和金錢(qián)。

線性 LED 驅(qū)動(dòng)器集成電路 (IC) 的范圍從通用的單通道到特定功能的多通道器件。如圖 4 所示，像TPS92611-Q1 這樣的集成解決方案可以替代圖 2 的 RCL 電路中的多個(gè) BJT 和其他分立元件。

圖 4：TPS92611-Q1 具有連接 OFAF 的故障總線

除了減少組件數(shù)量和系統(tǒng)成本之外，線性 LED 驅(qū)動(dòng)器還提供具有低壓差的恒流輸出，并通過(guò)模擬電流或 PWM 調(diào)光提供可調(diào)亮度。熱保護(hù)和短路和開(kāi)路診斷提供可靠的性能，并且可以跨設(shè)備連接 OFAF 故障總線以確保系統(tǒng)可靠性。與分立解決方案相比，TPS92611-Q1 和其他線性 LED 驅(qū)動(dòng)器還提供強(qiáng)大的 EMC 性能。

LED 驅(qū)動(dòng)器 IC 解決方案是分立電路的一種經(jīng)濟(jì)高效的替代方案，尤其是在具有大量 LED 或復(fù)雜要求的應(yīng)用中。憑借簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)、可靠的性能和成本競(jìng)爭(zhēng)力，現(xiàn)在就停止使用分立電路并改用集成線性LED驅(qū)動(dòng) 。