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          LED顯示屏在車輛上的應用講解
          發表日期:2019/12/18 11:37:33    文章編輯:彩光科技    瀏覽次數:342   

          在建設電力電子驅動主導的解決方案,需要考慮兩個主要的DC / DC電源類,即線性穩壓器和開關穩壓器。線性穩壓器具有減少零部件數和降低電磁干擾(EMI)的優點,但在效率和熱耗方面有嚴重的弊端。因此,開關穩壓器是許多設計者的首選。直流電源和LED類型的數量需要選擇確定LED驅動器的拓撲結構。如果電源電壓超過總LED電壓,則需要降壓轉換器。如果LED總成的電壓超過電源電壓,則需要一個升壓轉換器。最后,根據具體的條件,LED電壓可能高于或低于電源電壓,這樣,就應該采用降壓/升壓或單端初級電感轉換器(SEPIC)等電源拓撲技術。

          除了LED電源外,照明系統的設計還需要考慮很多因素。LED電路設計的另一個重要的考慮因素是熱管理。改善LED驅動器集成電路的熱性能的一種方式是通過控制LED正向電流,該正向電流是溫度的函數。這可以通過使用外部電流來誘導溫度和控制LED的電流供應來實現,但更有效的解決方案是使用具有必要內置功能的集成電路。

          美國的國家半導體產品包括許多能夠實現多種拓撲結構的開關調節器集成電路。此外,美國國家半導體專為LED的應用,開發了一系列的集成電路,其中有許多汽車應用功能的電子系統。本文將探討幾個應用實例大燈驅動汽車電子系統。

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          一個使用助推器調節器的大型燈的例子

          LED越來越多地被用于汽車前照燈和其他前瞻性照明系統.一個典型的前照燈應用程序可以使用以多種方式排列的10個白色LED。對于各LED最大VF為4V的情況,如果設計師希望使用在一個燈組中串聯全部LED的拓撲結構,將需要設 置DC/DC級來驅動LED.在這種情況下,可以對標稱12V~14VDC電源總線使用單個升壓開關功率級。

          美國國家半導體研發的多種集成電路正是符合這種應用要求,例如LM342x系列:LM3421、LM3423、LM3424和LM3429部件。該系列集成電路包含多種多功能器件,可作為sopic拓撲中boost、buck、buck/boost或低壓側外接MOSFET的控制器。LM3421、LM3423和LM3429部件都使用峰值電流模式控制器和預測性關閉時間設計來調節太陽能路燈電流。峰值電流模式控制器與預測開關時間設計相結合,簡化了環路補償設計,同時提供了本征輸入電壓前饋補償。LM 3429是本系列的基本部分,是優化成本和尺寸特性的控制器解決方案。LM3421增設了用于控制外部調光FET和 系統“零電流”關閉特點的集成驅動器。進一步增加了太陽能路燈狀態輸出標記、故障標記、可編程故障計時器和邏輯針腳,用于控制調光驅動器的極性。 最后,LM3424與LM3421類似,但使用標準峰值電流模式控制器。LM 3424還具有編程開關頻率的功能,或通過可編程斜坡補償、軟啟動和LED電流回熱功能與外部電源同步。

          LM342x系列采用控制器集成電路來實現所需的功能和整個系統設計的最大靈活性。圖1以LM3421為例,顯示升壓配置中使用LM342x系列驅動 LED燈組的一個示例。一個關鍵特征LM342x拓撲的LED電流檢測高壓側時,它允許最后LED的燈陰極在本地底盤接地的組中,和感應電壓可被反饋到差動集成電路。這是一個重要優點,因為LED燈和所述驅動器集成電路可彼此分離。

          使用熱返送升壓穩壓器的大燈示例 LED制造商通常在數據表中包含顯示LED最大允許正向電流和溫度的圖線,以確保部件的可靠性,這也稱為安全工作區(SOA)。在較低溫度下測量LED的最大額定電流,但超過特定溫度后,最大允許電流值減小。由于LED系統的主要設計要素是適當的散熱和通風,許多應用都需要考慮不可預測的條件,即使是最佳的熱設計也可能無法阻止這些情況的發生。例如,前照燈總成被淤泥或其他碎屑堵塞。由于對車輛的安全運行非常重要,為了防止照明系統的災難性故障,有必要在較低的工作點保持LED正常照明,并將電流保持在安全工作區。

          為了達到根據溫度調節LED電流的目的,可以采用多種不同的方法。一種方法是建立溫度傳感電路來驅動LED驅動器集成模擬電流調節引腳的電路。更簡單的解決方法是使用LM3424等具有內置熱返送(TFB)功能的LED驅動器集成電路。圖2顯示了LM3424熱返送功能所需的外部零部件示例。   使用LM3424驅動LED和執行熱電流控制具有多項優點。首先,不需要在外部配備大部分復雜的部件(例如多個運算放大器),因為這些在集成電路中已集成。在最簡單的配置中,實現熱返送只需要少量標準電阻器和負溫度系數(NTC)熱敏電阻。如果需要更高的精度,設計師可以使用LM94022等精確溫度傳感器替換RBIAS和RNTC.此外,LM3424使用戶可以設置LED電流開始熱返送的溫度和電流返送的斜率。這允許設計人員重現準確使用小電流額定值的外構件制造商的數據表的下降曲線,同時增加所表現出的溫度依賴特性。

          使用LM3424所示,集成電路將在到達某溫度時返送LED電流,此時,LED電流為零。這與LED作為系統中的主要熱發生器不同。對于應用程序,例如大燈組件,設計人員可能要建立一個安全功能,即使LED可能的條件下工作超出了安全工作區,始終能夠提供光輸出。對于此類情況,LED電流與溫度曲線將如下圖中示例所示。盡管lm3424不具有這種內置特性,但這可以使用外部鉗位電路輕松實現,并防止tssense管腳上的電壓降到預定值以下。

          雖然車輛電氣系統在12V?14VDC條件典型地運行,但在特殊情況下,可能會超過電源電壓到系統組件或低于正常工作范圍。例如,在冷起動的情況下,系統電源可以是4.5V或更小,負載突降的條件下,該電壓可以是60V 40V之間。如果在這些特殊情況下仍需要LED來工作或保護,則設計人員可能希望選擇提供恒定LED電流的功率電平,而不管電源電壓和LED組電壓之間的關系如何。SEPIC使用一種開關調節器可以執行升壓和降壓操作。

          SEPIC轉換器的效率可能不如buck或boost轉換器,但這種拓撲結構有許多優點。除了升壓和降壓功能,用于汽車應用的電子系統的另一特別的優點是CSEPIC電容器提供輸入和輸出之間的隔離。SEPIC轉換器的缺點是需要兩個電感器,但是兩個電感器可以容易地纏繞在同一芯上,而不是作為兩個單獨的組件。

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