在智能音箱、游戲設(shè)備、車載座艙等搭載呼吸燈驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品中，嘯叫問題如同潛伏的“體驗(yàn)殺手”，悄然侵蝕著用戶的使用感受。這種不期而至的噪聲不僅會(huì)拉低產(chǎn)品的質(zhì)感，更可能引發(fā)用戶對(duì)設(shè)備穩(wěn)定性的疑慮。中國數(shù)模龍頭艾為電子深耕呼吸燈產(chǎn)品15余年，“艾為燈語”更在行業(yè)樹立燈效標(biāo)桿。針對(duì)這一痛點(diǎn)，艾為推出多款高性能呼吸燈驅(qū)動(dòng)芯片，憑借多重技術(shù)從根源破解嘯叫難題。

嘯叫的根源

嘯叫現(xiàn)象的核心成因可分為兩類：

機(jī)械振動(dòng)：當(dāng)LED驅(qū)動(dòng)電流的開關(guān)頻率處于人耳可聽范圍（20Hz-20kHz）時(shí)，PCB板、電感、電容等元件會(huì)因共振產(chǎn)生嘯叫；此外，多層陶瓷電容器（MLCC）的壓電效應(yīng)（電壓變化引發(fā)物理形變）會(huì)使其周期性膨脹與收縮，進(jìn)而帶動(dòng)PCB板振動(dòng)，形成明顯的嘯叫。

電磁輻射：高頻開關(guān)動(dòng)作產(chǎn)生的電磁干擾（EMI），會(huì)通過空氣傳播或電路傳導(dǎo)的方式被其他元件接收，最終轉(zhuǎn)化為嘯叫。

針對(duì)這兩類根源，傳統(tǒng)解決方案多依賴單一濾波手段，難以徹底消除嘯叫。而艾為呼吸燈驅(qū)動(dòng)芯片通過多重技術(shù)從源頭到傳播路徑實(shí)現(xiàn)全鏈路管控，如同為呼吸燈驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)打造了一套全方位的“降噪防護(hù)盾”。

抗嘯叫技術(shù)

擴(kuò)頻技術(shù)

支持多種擴(kuò)頻范圍選擇，啟用后，總的電磁發(fā)射能量會(huì)被分散到更寬的頻帶范圍內(nèi)，從而顯著降低電磁干擾的峰值能量。

圖1 頻率范圍擴(kuò)展示意圖

表1擴(kuò)頻功能開啟時(shí)不同SSR_AMP對(duì)應(yīng)的OSC頻率范圍

時(shí)序優(yōu)化

分組延遲：多路PWM同時(shí)開關(guān)會(huì)對(duì)LED的陽極電流造成沖擊，進(jìn)而對(duì)濾波電容形成壓力，而電容承受的瞬時(shí)壓力過大會(huì)引發(fā)機(jī)械振動(dòng)，最終產(chǎn)生嘯叫。通過分組延遲設(shè)計(jì)，可避免多路LED同時(shí)開啟，降低電流的瞬間沖擊幅度，從而減少電容的振動(dòng)誘因，從源頭緩解嘯叫問題。

可編程相位時(shí)間：消鬼影時(shí)間（DGST）、建立時(shí)間（SETUP）和保持時(shí)間（HOLD）均可獨(dú)立配置，確保開關(guān)動(dòng)作避開LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械共振頻率。

圖2 整體時(shí)序參數(shù)示意圖

轉(zhuǎn)換速率調(diào)整

可通過控制電流源開啟或關(guān)閉的過渡時(shí)間，靈活調(diào)節(jié)電流變化率。當(dāng)電流變化更平緩時(shí)，產(chǎn)生的電磁干擾（EMI）會(huì)顯著降低。

圖3轉(zhuǎn)換速率調(diào)整示意圖

時(shí)鐘分頻

提供多種時(shí)鐘分頻選項(xiàng)，對(duì)應(yīng)不同的PWM頻率。通過時(shí)鐘分頻可選擇20kHz以上的PWM頻率，確保開關(guān)頻率完全處于人耳可聽范圍之外——如同將噪聲“藏”進(jìn)人耳無法感知的頻段。

表2不同PWM_CLK_DIV與PWM_MODE下的PWMfrequency參數(shù)表

（注意：上述技術(shù)以AW25072SQNR為例，其他芯片具體參數(shù)可能存在差異，以數(shù)據(jù)手冊(cè)為準(zhǔn)。）

效果對(duì)比

測(cè)試樣本1：AW25072SQNR（矩陣式呼吸燈驅(qū)動(dòng)）

AW25072SQNR與友商同規(guī)格芯片，均驅(qū)動(dòng)18X4LED矩陣（單路驅(qū)動(dòng)電流均為30mA），在燈效完全一致的條件下，使用專業(yè)聲學(xué)設(shè)備在消音室環(huán)境中采樣，結(jié)果顯示：AW25072SQNR的噪聲水平穩(wěn)定在20dB（相當(dāng)于樹葉輕微摩擦聲，人耳幾乎無感知），全頻段能量分布平緩無峰值；友商產(chǎn)品噪聲達(dá)35dB（接近耳語聲，易被清晰察覺），且在1kHz-20kHz人耳敏感頻段存在顯著能量波動(dòng)。

測(cè)試樣本2：AW23003QNR-Q1（車載氛圍燈驅(qū)動(dòng)）

AW23003QNR-Q1與友商同規(guī)格車規(guī)級(jí)芯片，在相同硬件環(huán)境、燈效完全一致的條件下，使用專業(yè)聲學(xué)設(shè)備在消音室環(huán)境中采樣，AW23003QNR-Q1的噪聲水平穩(wěn)定在21dB（完全融入車載環(huán)境噪聲，人耳幾乎無感知）；友商產(chǎn)品噪聲40dB以上（按客戶描述“嗷嗷叫”，嚴(yán)重影響用戶體驗(yàn)）。

測(cè)試結(jié)論

在消費(fèi)電子與車載電子應(yīng)用場(chǎng)景中，測(cè)試數(shù)據(jù)可充分證明：艾為呼吸燈驅(qū)動(dòng)芯片憑借多重抗嘯叫技術(shù)，在噪聲控制上展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)，能為設(shè)備帶來更安靜、穩(wěn)定的使用體驗(yàn)。更關(guān)鍵的是，無需額外搭配電解電容或鉭電容輔助降噪，不僅簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)，還直接減少了外圍元件采購成本，有效降低了整體BOM成本。

芯片選型

AW23003QNR-Q1

圖4 AW23003QNR-Q1的典型應(yīng)用電路圖

AW23003QNR-Q1是一款專門針對(duì)車載氛圍燈的效果多樣化而設(shè)計(jì)的芯片，可以提高汽車整體氛圍燈燈效的調(diào)試便捷性。AW23003QNR-Q1集成了32位MCU平臺(tái)。該平臺(tái)提供了卓越的計(jì)算性能和高效的中斷系統(tǒng)，同時(shí)外圍器件使用的管腳數(shù)量較少，功耗更低。

其主要特性如下：

AEC-Q100 Grade1，滿足ISO7637

工作電壓范圍：6V至18V，拋負(fù)載電壓：45V

32-bit MCU

最高工作頻率：16MHz

64KB FLASH，具有擦寫保護(hù)功能

16KB SRAM存儲(chǔ)器

3通道16bit PWM LED驅(qū)動(dòng)，最大60mA /通道

支持LED結(jié)壓（0V至8V）檢測(cè)，支持LED溫度補(bǔ)償

6個(gè)通用GPIO口

支持PWM模式

支持外部LIN收發(fā)器復(fù)用功能

集成LIN收發(fā)器，支持自動(dòng)尋址功能

支持SAE J2602/LIN2.x協(xié)議的LIN從機(jī)接口

1個(gè)WDT，1個(gè)WWDG

2個(gè)通用Timer，1個(gè)wakeup Timer

12位ADC轉(zhuǎn)換器、支持13通道

參考電壓可選（1.2V/2.4V/3.3V）

溫度傳感器

VBAT電壓檢測(cè)

LED結(jié)壓檢測(cè)

支持SWD調(diào)試

支持上電復(fù)位（POR）和欠壓復(fù)位（BOR）功能

工作條件：-40至125°C

封裝形式：WBQFN 4X4-20L

AW25072SQNR

圖5 AW25072SQNR的典型應(yīng)用電路圖

AW25072SQNR是艾為全新推出的高性能LED驅(qū)動(dòng)芯片，可穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)18X4的LED矩陣。該芯片集成擴(kuò)頻技術(shù)、分組延遲、可編程相位時(shí)間、轉(zhuǎn)換速率調(diào)整及時(shí)鐘分頻等多重抗嘯叫功能，能從根源將嘯叫控制在人耳不可感知范圍。

其主要特性如下：

電源電壓范圍：2.7V至5.5V

工作溫度范圍：-40°C至105°C

與EN_VIO兼容的邏輯引腳：1.2V-5.5V

高精度LED矩陣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：

18個(gè)恒流灌電流源（CS）和4個(gè)掃描開關(guān)（SW），用于72個(gè)LED

可配置為1至4個(gè)SW

器件間誤差：±4%

通道間誤差：±4%

超低功耗：

關(guān)斷模式：當(dāng)EN_VIO為低電平時(shí)，ICC ≤ 1μA

待機(jī)模式：當(dāng)EN_VIO為高電平且CHIP_EN = 0（數(shù)據(jù)保留）時(shí)，ICC ≤ 2μA

工作模式：當(dāng)通道電流為51mA時(shí)，ICC = 2.4mA（典型值）

模擬調(diào)光：

所有LED點(diǎn)支持全局8位電流設(shè)置

每個(gè)恒流灌電流源支持單獨(dú)8位電流設(shè)置

每個(gè)LED點(diǎn)具有12位PWM控制分辨率

集成開路/短路檢測(cè)

去鬼影

降低電磁干擾（EMI）：

擴(kuò)頻

CS組延遲

轉(zhuǎn)換速率調(diào)整

接口選擇：

當(dāng)IFS為低電平時(shí)，1MHz（最大）I2C

當(dāng)IFS為高電平時(shí)：

當(dāng)EN_VIO ≥ 3.6V時(shí)，20MHz（最大）SPI

當(dāng)EN_VIO ≥ 1.8V時(shí)，12MHz（最大）SPI

封裝：QFN 4X4 - 32L封裝

艾為擁有豐富的呼吸燈驅(qū)動(dòng)芯片家族，在不同LED路數(shù)配置下均能保持強(qiáng)大的降噪性能，全面覆蓋多樣化場(chǎng)景的設(shè)計(jì)需求。如需了解其他型號(hào)的詳細(xì)參數(shù)、適配場(chǎng)景，歡迎參考下方的產(chǎn)品選型表：

表3艾為呼吸燈驅(qū)動(dòng)芯片選型參數(shù)表