改良遲滯控制算法,提供LED電流高
出處:電子發(fā)燒友 發(fā)布于:2018-09-10 14:13:25
這些改進(jìn)的關(guān)鍵在于改用了發(fā)光二極管 (LED) 固態(tài)技術(shù)。 由于工藝的量子效應(yīng)得到改進(jìn),現(xiàn)在可以穩(wěn)定獲得汽車所需的可靠性水平及高亮度 LED。
LED 燈比傳統(tǒng)的白熾燈具有更高的能效。 據(jù)測算,在傳統(tǒng)車輛中相比傳統(tǒng)燈泡,低功耗的日間行車 LED 燈每 1000 公里能節(jié)省兩升汽油。 此外,它們還可增加插電式混合動力和電動車的有效范圍。
LED 日間行車燈的另一大優(yōu)勢是元器件可靠性更高。 LED 的有效使用壽命在十年以上,這意味著在車輛使用壽命期間無需進(jìn)行更換。 由于對更換空間的要求并不如白熾燈那樣重要,這也為制造商在造型和設(shè)計方面提供了更大的靈活性。
此外,相比白熾燈而言,LED 所需空間更小,可將日間行車燈放置在各種位置 —— 這些均有助進(jìn)一步提升汽車制造商的品牌形象。 例如,設(shè)計師可以利用與制造商徽標(biāo)相呼應(yīng)的 LED 燈串形態(tài),或者根據(jù)車輛輪廓設(shè)計更具美感的形狀。
日間行車 LED 燈能夠更好地應(yīng)對駕駛條件的變化。例如,在霧天時會增加輸出,在停車時會降低亮度。 因此,有效控制 LED 燈串的調(diào)光是對電源控制器的關(guān)鍵要求。 但這并不是的要求。
無論是日間行車燈,還是夜間行車燈,汽車環(huán)境都對 LED 前大燈的設(shè)計有著諸多影響。 在這些設(shè)計中,所有用到的元器件均需要根據(jù) AECQ100 和 TS16949 等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研發(fā)并達(dá)到相關(guān)要求。 它們必須能在較廣的溫度范圍內(nèi)工作,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了面向消費者的應(yīng)用要求。其中的關(guān)鍵零件,溫度范圍需達(dá)到 +125°C。 由于前端電子控制單元相距較近,低電磁干擾顯得尤為重要。
LED 電源和控制電路需要達(dá)到特定的電氣要求。 即使在機(jī)動車的正常工作條件下,電源電壓的范圍也可達(dá)到 9 - 16 V。在從亞北極到熱帶的廣泛溫度條件范圍中行車時,這一電壓足以為電池充電。 然而,實際電壓很容易超出這些限值。
從意外的反向電池連接、到應(yīng)急啟動條件下 12 V 電池電壓的翻番、再到導(dǎo)致負(fù)載突降的故障,輸入電壓都可能會發(fā)生較大的變化。例如,當(dāng)電池因為電纜松動而從交流發(fā)電機(jī)斷開時,就可能發(fā)生負(fù)載突降故障。 此時,交流發(fā)電機(jī)會嘗試為斷開連接的電池充電,繼而形成瞬時電壓峰值。
即使采用集中式負(fù)載突降鉗位電路,元器件也需要能處理 60 V 的輸入電壓。在汽車的電氣系統(tǒng)中,雖然通常都內(nèi)置有保護(hù)機(jī)制,但仍需要有保護(hù)電路,對過壓、欠壓、過流、短路和超溫等條件提供保護(hù)。
除了這些故障條件外,隨著發(fā)動機(jī)啟停技術(shù)的引入,對能效設(shè)計亦更加關(guān)注,這意味著需要注意更加廣泛的工作電源范圍。 在車輛重新發(fā)動,準(zhǔn)備從靜止位置開動時,發(fā)動機(jī)對電流的大量需求會將電池電壓拉低到 9 V 以下,通常會低至 6 V。LED 驅(qū)動器所面臨的挑戰(zhàn)就是要提供適當(dāng)調(diào)節(jié)的輸出電壓和 LED 電流,確保 LED 亮度即使在承受 30 V 或更高的電壓峰值時也不會改變。
單一的穩(wěn)壓器拓?fù)洳蛔阋詰?yīng)對 LED 控制器的應(yīng)用范圍。 在大多數(shù)時間內(nèi),LED 電路需要用作升壓穩(wěn)壓器,為更長的 LED 燈串提供更高的電壓,但在電源電壓升高時,該電路需要臨時切換到降壓工作狀態(tài),提供較低的電壓。 對于低電壓 LED 鏈,需要降壓配置。 Diodes 的 ZXLD1371 可以在降壓、升壓或升降壓模式下工作,避免了汽車設(shè)計師為不同的布局配置使用不同的 LED 控制器。 升降壓模式能夠有效地響應(yīng)在驅(qū)動 LED 燈串時所需的電源電壓變化。 400 kHz 的開關(guān)頻率則可提供高效的電壓調(diào)節(jié)。
更改檢測電阻器等支持元件的排列結(jié)構(gòu),可在控制器不同的功率控制模式之間實現(xiàn)切換。 Diodes 網(wǎng)站提供了計算器輔助設(shè)計軟件,可提供全自動的元器件方案,進(jìn)而加速開發(fā)和原型設(shè)計。
該器件采用了改良的遲滯控制算法,可在三種模式下提供較高的電流。 電流對確保 LED 在電源電壓變化下以及在不同的 LED 陣列之間提供一致的色彩和輸出水平至關(guān)重要。 其設(shè)計可確保偏差不超過 5 %,并在車輛正面的兩個或更多個前向燈陣列之間實現(xiàn)出色的視覺匹配。 該器件支持板載的脈沖寬度調(diào)制 (PWM) 調(diào)光模塊,可在 1000:1 的比率下控制 LED 燈串的亮度,能夠在行車能見度降低時增加輸出,在停車時將亮度降至非常低的水平。
ZXLD1371 可在 5 V 到 60 V 電源范圍下工作,能夠滿足滿電池電壓和交流發(fā)電機(jī)電壓的支持要求,包括負(fù)載突降等情況。 該控制器將在 +125°C 的溫度下工作,并配有 LED 燈串熱保護(hù)回路,可確保在高溫條件下不會受到過多的電流應(yīng)力。
集成的故障功能有效集成了其余的車輛電子元件。 兩個引腳用于進(jìn)行故障診斷。 標(biāo)志引腳發(fā)出故障信號;另一個多級狀態(tài)引腳則提供有關(guān)故障性質(zhì)的進(jìn)一步信息,如超溫。
此類集成 LED 控制器不僅可降低整個車輛設(shè)計范圍所需的庫存,還可消減板載元器件的數(shù)量,節(jié)省電路板空間,并簡化制造。 ZXLD1371 依照 AECQ100 和 TS16949 標(biāo)準(zhǔn)制造,能夠輕松集成到全新的汽車設(shè)計中,從而確保制造商將 LED 日間行車燈的優(yōu)勢發(fā)揮到。
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