導(dǎo)讀：LED在汽車照明中的應(yīng)用越來越廣泛，從早期的室內(nèi)照明、高位剎車燈、尾燈，到現(xiàn)在的LED頭燈，其市場前景非常廣闊。安森美半導(dǎo)體一直致力于汽車半導(dǎo)體的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)，有著豐富的LED驅(qū)動(dòng)方案。本次研討會(huì)將與大家分享一下安森美半導(dǎo)體在這一應(yīng)用中的方案。

　　安森美公司

　　汽車照明的各個(gè)部分都可以采用LED,從前燈到霧燈，儀表背光到反光鏡的照明、尾燈照明、內(nèi)飾照明等，安森美提供一系列的標(biāo)準(zhǔn)照明模擬產(chǎn)品如NCV3065和分立器件如NSI45系列，以及收購AMIS獲得的一系列產(chǎn)品如ASSP等，為不同的照明子系統(tǒng)提供的汽車級(jí)照明解決方案。

　　汽車LED應(yīng)用范圍

　　汽車照明可以分為汽車內(nèi)部照明和外部照明，在汽車的各個(gè)領(lǐng)域都有LED的應(yīng)用。從廣義上來說汽車LED照明可以分為低電流（<200mA）、中等電流（200~500mA）和大電流（>500mA），對于這樣一個(gè)應(yīng)用范圍，安森美推出了線性驅(qū)動(dòng)器和開關(guān)驅(qū)動(dòng)器來滿足不同的應(yīng)用。在20~500mA內(nèi)我們可以使用線性驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)，在200mA至幾個(gè)安培內(nèi)我們可以使用開關(guān)驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)。

　　對于不同的成本、不同的應(yīng)用、不同的需求，安森美會(huì)用不同的產(chǎn)品來支持。在低成本要求下，我們會(huì)直接用電阻來驅(qū)動(dòng)，它的成本，也沒有電磁干擾，缺點(diǎn)是它依賴于電壓，能耗比較低，而且LED在長時(shí)間使用后會(huì)出現(xiàn)問題，它的電壓波動(dòng)會(huì)對LED造成損害。安森美對于電阻有一個(gè)替代方案，我們的CCR即恒流源可以串在電路中，它的成本比電阻略高，但大性能會(huì)非常好，會(huì)保護(hù)LED使電路中的電流保持恒定，缺點(diǎn)是能效不是很高，適合于小電流情況下應(yīng)用。在用戶需要更多電流情況下，我們可以提供線性穩(wěn)壓器，它的在2%左右，路數(shù)比較多，沒有任何的EMI問題，但缺點(diǎn)是能效不是很高，成本適中。對于更大電流需求的情況下，我們使用開關(guān)電源，它的成本比較高，但是能效高，而且有專用的接口。

　　圖1

　　對于不同的應(yīng)用我們使用不同的驅(qū)動(dòng)器，比如線性穩(wěn)壓器可以應(yīng)用在中高位的剎車燈，組合的尾燈和測光燈、背燈；對于開關(guān)穩(wěn)壓器，可以用在內(nèi)部照明、組合尾燈、大燈和氛圍燈；對于照明管理集成電路，主要應(yīng)用在一些復(fù)雜的電路，比如前燈、尾燈和比較的前照燈AFS系統(tǒng)。

　　各類型產(chǎn)品主要特征

　　線性穩(wěn)壓器針對低電路的應(yīng)用，比如20mA的LED,它的總功耗比較低，可以在85度的環(huán)境下工作，系統(tǒng)集成度比較低，如NSI45系列的CCR或NUD系列就可以滿足這類的要求；對于開關(guān)穩(wěn)壓器，它的特征是LED功率會(huì)比較高，能達(dá)到700mA左右，屬于中高等的總功耗，可以在125度的環(huán)境下工作，它的系統(tǒng)集成度也比較低，可以用NCV3056/66系列實(shí)現(xiàn)對它的控制；對于照明管理集成芯片，它的功率也比較大，環(huán)境溫度也可以達(dá)到125度，是一個(gè)完整獨(dú)立的子系統(tǒng)，所以集成度會(huì)比較高， NCV78663和NCV7680就是針對這種應(yīng)用使用的。

　　線性LED驅(qū)動(dòng)器

　　以下是安森美線性驅(qū)動(dòng)LED產(chǎn)品中的一部分，支持多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但是能效比較低，主要用于汽車內(nèi)部照明、制動(dòng)燈、霧燈、日間行車燈和側(cè)面標(biāo)志燈等。NSI45系列電流可以達(dá)到180mA,而且可以調(diào)節(jié)，可以用于高位剎車燈、尾燈，是一個(gè)線性電流源；NUD400系列的電流是100mA,主要應(yīng)用在背光領(lǐng)域；CAT4101系列電流可以達(dá)到1A,主要用于內(nèi)部照明。從這里可以看出，安森美在線性電流源里面產(chǎn)品系列比較完整，從低電流到高電流都有覆蓋。

　　表1 CCR價(jià)值對比

　　恒流穩(wěn)流器（CCR）低壓系列LED驅(qū)動(dòng)器

　　本系列產(chǎn)品可以在不同供電電壓條件下提供恒定的亮度，在不同LED正向壓降條件下提供恒定的亮度，也可以在低電池電量條件下仍提供較高亮度，而且具有限制電路電流、提供高壓保護(hù)、支持串聯(lián)不同數(shù)量的LED,它的價(jià)格成本比較低，適合中低成本的應(yīng)用，而且電流可以達(dá)到180mA.針對不同的功率輸出產(chǎn)品有不同的封裝，例如30~80mA是SOT-223封裝，60~150mA或者更高電流是DPAK封裝，低于30mA我們會(huì)采用SOT-123這樣的小封裝。

　　由于CCR是小電流輸出，電流是在150mA左右，所以在車內(nèi)和車外都有應(yīng)用。在汽車內(nèi)部，主要應(yīng)用在儀表盤背光、中控臺(tái)背光、導(dǎo)航音頻系統(tǒng)、化妝鏡燈、車門前地面燈和氛圍燈等，在汽車外部的應(yīng)用主要有中央高位剎車燈、轉(zhuǎn)向信號(hào)燈、側(cè)轉(zhuǎn)向燈、尾燈和剎車燈等。

　　NSI45系列產(chǎn)品特性：CCR既可以用在底邊，也可以用在高邊，不需要任何配置，直接串在電路里就可以使用，而且壓降比較小。在正常情況下一個(gè)電路里可以串接3個(gè)LED,工作特性是在一定的恒流電壓里面可以提供恒定的亮度，而且由于是負(fù)溫度系數(shù)的產(chǎn)品，在高溫度環(huán)境下可以保護(hù)LED,因?yàn)闇囟仍礁?，它的輸出電流越低，達(dá)到保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)。它的工作電壓是45V,加上LED的耐壓可以提高整個(gè)系統(tǒng)的耐壓等級(jí)。

　　將CCR和電阻、線性驅(qū)動(dòng)器和開關(guān)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行對比，在通用條件下，電阻的亮度會(huì)產(chǎn)生變化；在LED正向壓降篩選的情況下，CCR不需要篩選，而線性驅(qū)動(dòng)器和開關(guān)驅(qū)動(dòng)器都有可能需要；在通電EMI電磁干擾情況下，開關(guān)驅(qū)動(dòng)器會(huì)有一些EMC問題；在低電流情況下如低于150mA的成本應(yīng)用領(lǐng)域里，CCR和線性驅(qū)動(dòng)器是比較便宜的 ,而開關(guān)驅(qū)動(dòng)器比較貴，電阻價(jià)格相對便宜；對于一般級(jí)開關(guān)盤、警示燈、PWM亮度控制，CCR可以連接簡單的控制亮度，而線性驅(qū)動(dòng)器需要接地參考，開關(guān)驅(qū)動(dòng)器就很難；對于汽車尾燈組的應(yīng)用，CCR和電阻是支持的，而線性驅(qū)動(dòng)器和開關(guān)驅(qū)動(dòng)器是不支持的；對于高壓時(shí)LED的燒壞保護(hù)，除電阻外，其它都是支持保護(hù)的。

　　圖2 NCV8871線路板                     圖3 NCV8871電路

　　開關(guān)LED驅(qū)動(dòng)器

　　開關(guān)電源驅(qū)動(dòng)主要支持拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，會(huì)對EMI進(jìn)行控制，它的能效比較高，可以達(dá)到50%到90%之間，可以用作室內(nèi)照明、停車燈、霧燈、日間行車燈和側(cè)面標(biāo)志燈等。安森美主要產(chǎn)業(yè)有：NCV8871可以通過外部的MOS管來控制輸出電壓和輸出電流，NCV8842和5141系列都是1.5A的輸出，但是一種降壓輸出，而3063、3065和3163系列都是可以做升降壓控制的，在開關(guān)控制驅(qū)動(dòng)器方面我們有比較靈活的選擇。

　　NCV8871是一個(gè)升壓控制器，帶同步引腳，它的外圍電路非常簡單，在工作溫度下可以提供2%的輸出電源，在關(guān)閉情況下功耗非常低，只有10μA,可以通過內(nèi)部開關(guān)頻率從100Hz到500KHz實(shí)現(xiàn)條件頻率，但要在出廠時(shí)設(shè)置好。而且它可以調(diào)節(jié)限流、內(nèi)部軟啟動(dòng)以及斜坡補(bǔ)償，工作范圍3.5V-40V,可以使用矢能角和同步引腳，有峰值電流控制模式和熱關(guān)閉模式，工作溫度為-40度到150度，可以承受40V的壓降，能夠配置為正激、反激或單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

　　NCV8842和8843是1.5A、170KHz和340KHz的降壓穩(wěn)壓器，帶同步能力，可以工作在4.5~40V,內(nèi)部集成的MOS管可以提供1.4A的輸出，輸出電壓可以從1.27V開始外部配置，具有同步引腳用于改善EMI性能，而且有限流以及熱關(guān)斷保護(hù)，封裝非常小是DFN-18封裝。

　　照明管理LED驅(qū)動(dòng)器

　　LED前照明一般要求支持從單個(gè)LED到多個(gè)LED串，電壓高達(dá)60V,需要PWM調(diào)光，需要高能效集成驅(qū)動(dòng)器，更需要LED串的低EMC輻射，還需要診斷和同步接口。

　　針對這樣一些需求，安森美推出了NCV78663功率LED前照燈方案，這是一個(gè)集成度非常高、外部元件非常少的方案，是一個(gè)降壓、升壓模式的驅(qū)動(dòng)芯片，可以恒定LED的輸出工作電流，輸出電流可以到2A,帶診斷和熱保護(hù)模式，通過外部的SPI和OTP來設(shè)置整個(gè)系統(tǒng)，單個(gè)器件可以支持多種系統(tǒng)配置，為整車廠提供更少的模塊版本，而且可以直接連接電池，降低EMC輻射，總體能效在90%以上。

　　在組合尾燈的一些應(yīng)用中，可以看到它的LED是不一樣的，有7.5X7.5的LED,也有4個(gè)腳的LED,紅色、橙色各種顏色都有，它的流媒數(shù)從2到6lm;另外一種是2腳的LED,流媒數(shù)是從2到12lm,具有專用的緊貼封裝，對于不同的應(yīng)用會(huì)有不同的需求。

　　針對汽車尾燈的需求，安森美推出了NCV7680線性穩(wěn)流器用于LED尾燈控制。它的特點(diǎn)是可以輸出一個(gè)恒定的電流，每路的輸出電流是在75mA左右，有LED開路診斷以及帶漏極輸出，可以通過斜率控制來消除EMI問題。它通過外部調(diào)制而且片載1K的PWM調(diào)光功能，可以使用一個(gè)單個(gè)電阻來設(shè)定外部輸出的電流或占空比，并且在過壓及過溫條件下具有set back功能。

　　結(jié)論

　　安森美半導(dǎo)體提供從低電流到大電流的完整的LED驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品解決方案，而且提供高能效的應(yīng)用支持。安森美是有實(shí)力的半導(dǎo)體供應(yīng)商，擁有的汽車LED生產(chǎn)技術(shù)，提供包括分立、標(biāo)準(zhǔn)及全定制產(chǎn)品在內(nèi)的豐富產(chǎn)品，所有汽車產(chǎn)品都通過AECQ100。