凌力尔特:汽车大电流LED驱动器应用

出处:凌力尔特公司 Jeff Gruetter 发布于:2014-07-30 09:12:55

  尽管LED用在很多汽车照明应用中已经有几年,如白天行车灯(DRL)、刹车灯、转向指示信号灯和内部照明,但是特定于前灯的应用依然相对较新。目前,仅少数量产车具备LED前灯,包括本田雅阁、讴歌RLX和MDX、奥迪A8和R8、雷克萨斯LS600h和RX450h、丰田普锐斯、凯迪拉克的凯雷德以及保时捷卡宴。更多汽车平台已经采用了DRL,而且其形状常常随不同汽车品牌而不同。一些行业预测数据显示,到2014年,LED DRL/前灯市场将超过40亿美元,而且由于此后该市场继续快速增长,预计到2015年将超过80亿美元。

  汽车照明系统设计师面临的挑战之一是,怎样充分地利用一代高亮度(HB)LED的所有优点。HB LED 需要一个准确、高效率、能够调光的 DC 电流源,而且必须包括保护功能。此外,这类LED驱动器IC还必须设计为,能够在各种环境和电气条件下满足这些要求。因此,电源解决方案必须效率非常高、噪声很低、功能强大且可靠性高,同时还要紧凑和经济实惠。可以说,就驱动HB LED 而言,要求苛刻的应用是汽车前向照明应用,即DRL和前灯应用,因为这两种应用处于严酷的汽车电气环境中,必须提供很大的功率,一般在15~75W之间,而且必须放入空间非常受限的外壳中,满足所有这一切要求的同时,还要保持富有吸引力的成本结构。

  设计参数

  汽车LED驱动器必须紧凑、高效率,且支持无闪烁PWM调光。这些驱动器不能在AM收音机频段及该频段周围产生很大的传导EMI.不幸的是,大功率开关模式电源本质上不是低EMI的,恒定开关频率在一些频点上产生极大的EMI分量,包括电源的基本工作频率及其谐波。但这些不好的东西总会落入AM频段。

  限度地减小EMI峰值的一种方法是,通过采用扩展频谱切换,允许开关模式电源(SMPS)的工作频率覆盖一系列频率值。希望扩展频谱切换起到的作用是,压低可能出现在 SMPS 基本工作频率及其谐波上的EMI峰值,将EMI能量扩展到一系列频率范围上。

  LED驱动器SPMS有一个额外的要求:频率扩展还要与PWM调光(亮度控制)信号频率同步,以确保不产生LED闪烁。

  为了解决这个问题,LT3795自己产生扩展频谱斜坡信号,并运用一项正在申请的技术,让该信号与较低频率的PWM调光输入取得频率一致。这样一来,甚至在PWM调光比时,也能消除扩展频谱信号与PWM信号相结合以使LED产生可见闪烁的可能性。

  大功率汽车LED驱动器

  LT3795是一款大功率LED驱动器,采用与LT3756/LT3796系列同样的高性能PWM调光方法,但增加了内部产生扩展频谱斜坡信号的功能,以降低EMI.LT3795是一款单开关控制器IC,输入范围为4.5~110V,输出范围为0~110V,可配置为升压模式、SEPIC、降压-升压模式或降压模式LED驱动器。该器件具备100kHz~1MHz开关频率范围、LED开路保护和短路保护,还可以作为具备电流限制的恒定电压稳压器工作,或者作为恒定电流SLA电池超级电容器充电器使用。

  LT3795自己产生扩展频谱斜坡信号,并运用正在申请的技术,使该信号与较低频率PWM调光输入取得频率一致。这样一来,即使在 PWM 调光比时,扩展频谱信号也不可能与PWM信号相结合、使LED产生可见闪烁了。

  图1 所示是效率高达92%、80V、400mA、300~450kHz汽车LED前灯驱动器,该驱动器具备扩展频谱频率调制和短路保护。DRL应用看起来几乎是相同的,但是LED电流要求接近200mA。

                  图1   80V、400mA汽车LED驱动器具备内部扩展频谱功能以降低EMI

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