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為汽車(chē)LED照明系統(tǒng)創(chuàng)建24W電源

發(fā)布時(shí)間:2021-04-16 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】LED最初僅限于幾個(gè)小眾應(yīng)用。由于各種技術(shù),更好的制造技術(shù)和成本優(yōu)化,LED直到最近才進(jìn)入主流通用照明市場(chǎng)。全球市場(chǎng)仍處于發(fā)展階段,而汽車(chē)和智能手機(jī)市場(chǎng)為L(zhǎng)ED市場(chǎng)增長(zhǎng)提供了強(qiáng)大的推動(dòng)力。然而,替換傳統(tǒng)照明的投資成本相關(guān)方面仍然存在挑戰(zhàn),阻礙了LED市場(chǎng)的步伐。參見(jiàn)圖1。
 
為汽車(chē)LED照明系統(tǒng)創(chuàng)建24W電源
圖1:典型LED應(yīng)用
 
汽車(chē)設(shè)計(jì)人員正在遠(yuǎn)離標(biāo)準(zhǔn)燈泡而傾向于使用LED陣列,LED陣列提供了不同風(fēng)格的照明,并且具有波束成形和氛圍照明等高級(jí)功能。
 
然而,在汽車(chē)系統(tǒng)中使用LED不是簡(jiǎn)單的事情。LED本質(zhì)上具有獨(dú)特的需求,而汽車(chē)系統(tǒng)在冷啟動(dòng)和負(fù)載突降等的情況下表現(xiàn)不穩(wěn)定。它們也容易受到噪聲的影響,這些噪聲由照明或影響外部噪聲的照明產(chǎn)生。正如我前面所說(shuō),經(jīng)常有優(yōu)化成本和熱量的壓力,因?yàn)槿魏喂β蕮p耗將轉(zhuǎn)化生成為熱量,最終導(dǎo)致在擴(kuò)展使用中的可靠性問(wèn)題。
 
TI已經(jīng)開(kāi)發(fā)了幾種參考設(shè)計(jì)來(lái)克服這些問(wèn)題。例如,圖2中的用于汽車(chē)LED的TI Designs 24W升壓和升壓至電池參考設(shè)計(jì)(TIDA-01234)是用于汽車(chē)LED應(yīng)用的24W高效率(94%),低成本的異步升壓設(shè)計(jì),此設(shè)計(jì)基于LM3481-Q1。
 
為汽車(chē)LED照明系統(tǒng)創(chuàng)建24W電源
圖2:24W LED驅(qū)動(dòng)器參考設(shè)計(jì)–TIDA-01234
 
本參考設(shè)計(jì)適用于汽車(chē)高亮度照明,如頭燈,尾燈和汽車(chē)內(nèi)部LED照明系統(tǒng)。設(shè)計(jì)工作電壓輸入范圍為6VIN至18VIN,可以以1A的恒定電流驅(qū)動(dòng)串聯(lián)的多串六至七個(gè)LED(16V至24V)。雖然針對(duì)典型工作情況進(jìn)行了優(yōu)化,但在冷啟動(dòng)情況下,此設(shè)計(jì)也將低至3VIN,在負(fù)載突降情況下,可高達(dá)42VIN。此設(shè)計(jì)支持模擬LED亮度控制和輸出開(kāi)路保護(hù)。在升壓至電池配置中,輸入電壓可以高于,低于或等于所需的LED串電壓。參見(jiàn)圖3。
 
為汽車(chē)LED照明系統(tǒng)創(chuàng)建24W電源
圖3:升壓至LED與升壓至電池配置
 
輸出電壓可使用電阻分壓器和反饋引腳進(jìn)行編程;這是必要的,因?yàn)?a target="_blank" style="text-decoration:none;" >電阻器的值將決定電壓輸出。輸出電流取決于負(fù)載要求和期望的LED強(qiáng)度。對(duì)于LED應(yīng)用,需要恒定電流以保持特定的期望亮度;在汽車(chē)系統(tǒng)中的所有情況下保持亮度是一種挑戰(zhàn)。該參考設(shè)計(jì)使用LM3481-Q1升壓控制器進(jìn)行電流檢測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)恒定電流。
 
為了保持流過(guò)LED的恒定電流,在控制器的輸出處設(shè)有檢測(cè)電流的電流檢測(cè)電阻器Rshunt。此設(shè)計(jì)使用50mΩ的電流檢測(cè)電阻來(lái)產(chǎn)生50mV的交叉電壓。INA213-Q1放大此交叉電壓,提供增益=50。使用注入電流檢測(cè)放大器的外部電壓,通過(guò)改變輸出電流,可以在輸出端對(duì)LED進(jìn)行模擬調(diào)光。
 
如果輸出LED燒壞或在輸出電路斷開(kāi)(這將導(dǎo)致輸出電壓持續(xù)上升),參考設(shè)計(jì)提供輸出開(kāi)路保護(hù)。在升壓配置中,連接在VOUT和電壓反饋分壓器之間的齊納二極管鉗位齊納電壓(Vz)的輸出電壓和電流檢測(cè)放大器的輸出電壓。
 
為了在輸出電壓接近輸入電壓的情況下產(chǎn)生恒定電流,您可能認(rèn)為需要使用復(fù)雜昂貴的降壓-升壓或單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器(SEPIC)結(jié)構(gòu)。但通過(guò)將LED串的陰極連接到輸入而不是接地,可以將參考設(shè)計(jì)修改為升壓至電池配置。在這種配置中,輸入電壓可以高于,低于或等于所需的LED串電壓。
 
對(duì)于升壓至電池,參考設(shè)計(jì)為開(kāi)路保護(hù)提供了另一種解決方案。使用晶體管Q2(見(jiàn)原理圖)與R5,R6,R7,R8和D2組合檢測(cè)輸出電壓和輸入電壓之間的差分電壓。當(dāng)差分電壓上升到輸出的過(guò)壓(Vov)時(shí),齊納二極管D2導(dǎo)通,用Q3下拉補(bǔ)償引腳電壓。因此,輸出電壓將保持在較低水平,直到負(fù)載再次出現(xiàn)。
 
TI設(shè)計(jì)和測(cè)試了用于汽車(chē)LED的24W升壓和升壓至電池參考設(shè)計(jì),支持設(shè)計(jì)人員克服全部汽車(chē)系統(tǒng)情況和問(wèn)題,完成成功的設(shè)計(jì)。它還可以作為簡(jiǎn)單的解決方案,滿足嚴(yán)格的系統(tǒng)實(shí)施成本和LED照明電路的復(fù)雜性。
 
 
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