汽車 LED 照明的設(shè)計(jì)參數(shù)

　　為了確保最佳性能和長的工作壽命，LED 需要一個(gè)有效的驅(qū)動(dòng)電路。這些驅(qū)動(dòng)器 IC 必須依靠條件苛刻的汽車電源總線工作。而為了保持 LED 更長的工作壽命，設(shè)計(jì)時(shí)要求不能超過 LED 電流和溫度限制。

?????? 汽車行業(yè)的主要挑戰(zhàn)之一是，克服汽車電源總線上要求苛刻的電氣環(huán)境，其主要的挑戰(zhàn)是瞬態(tài)情況，如大家熟知的負(fù)載突降和冷車發(fā)動(dòng)。負(fù)載突降情況指的是，在交流發(fā)電機(jī)仍然在給電池充電時(shí)，電池電纜斷開。這可能在電池電纜松動(dòng)而汽車正在行駛時(shí)、或者在電池電纜斷裂而汽車正在行駛時(shí)發(fā)生。這種電池電纜的突然斷接可能產(chǎn)生高達(dá) 40V 的瞬態(tài)電壓尖峰，因?yàn)榻涣靼l(fā)電機(jī)試圖給一個(gè)已經(jīng)斷接的電池充滿電。交流發(fā)電機(jī)上的瞬態(tài)電壓抑制器通常將總線電壓箝位到約 36V，并吸收大多數(shù)電流浪涌。不過，交流發(fā)電機(jī)下游的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器要承受這些 36V 至 40V 的瞬態(tài)電壓尖峰，要確保這些轉(zhuǎn)換器在發(fā)生這種瞬態(tài)事件時(shí)不被損壞，而且輸出電壓穩(wěn)定，可以在外部用不同的可替換保護(hù)電路實(shí)現(xiàn)，如常被選用的瞬態(tài)電壓抑制器，但這些方面將增加成本和重量并占用空間。

　　“冷車發(fā)動(dòng)”指的是汽車引擎處于寒冷或冰凍溫度一段時(shí)間后發(fā)生的情況。引擎機(jī)油變得極黏稠，需要引擎啟動(dòng)器提供更大的扭轉(zhuǎn)力，這反過來又從電池吸取了更大的電流。這種大電流負(fù)載可能在點(diǎn)火時(shí)將電池/主總線電壓拉至低于 4.0V，之后一般返回到標(biāo)稱的 12V。

　　目前，有一種新的解決方案可以幫助擺脫這種困境,凌力爾特公司推出 LT3599 ，能夠在出現(xiàn)這兩種情況時(shí)不被損壞，并調(diào)節(jié)一個(gè)固定的輸出電壓。該器件 3V 至 30V 的輸入電壓范圍和 40V 的瞬態(tài)保護(hù)使其適合于汽車環(huán)境。甚至當(dāng) VIN 高于 VOUT 時(shí) (這種情況可以在 36V 瞬態(tài)時(shí)發(fā)生)，LT3599 仍將調(diào)節(jié)所需的輸出電壓。

　　大多數(shù) LCD 背光照明應(yīng)用需要 10 W 至 15W 的 LED 功率，LT3599 可滿足該功率需求，且它能夠?qū)⑵嚳偩€電壓 (標(biāo)稱 12V) 提高至44V，以驅(qū)動(dòng)多達(dá) 4 個(gè)并聯(lián)的 LED 串 (每串含有 10 個(gè)串聯(lián)的 100mA LED)。圖 2 顯示了 LT3599 驅(qū)動(dòng) 4 個(gè)并聯(lián) LED 串的原理圖，每串都由 10 個(gè) 80mA 的 LED 組成，總共提供 12W 功率。

　　LT3599 采用一種自適應(yīng)反饋環(huán)路設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)輸出電壓至略高于 LED 串的最高電壓，這最大限度地降低了鎮(zhèn)流電路中損失的功率，從而優(yōu)化了效率。圖 3 說明了 LT3599 的效率，其效率可達(dá) 90%，從而無需任何散熱措施，實(shí)現(xiàn)了占板面積非常緊湊的扁平解決方案。就驅(qū)動(dòng) LED 陣列而言，同樣重要的是，能提供準(zhǔn)確的電流匹配，以確保背光照明亮度在整個(gè)顯示屏上是一致的。LT3599 在 -40℃ 至 125℃ 的溫度范圍內(nèi)保證 LED 的電流變化低于2%。

圖 2 采用 LT3599 構(gòu)成的效率為90%的12W LED背光照明電路

圖 3 圖2中LT3599的LED電流匹配和效率

　　LT3599 采用固定頻率、恒定電流升壓型轉(zhuǎn)換器拓?fù)洹Ｆ鋬?nèi)部的 44V、2A 開關(guān)能夠驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LED 串 (每串由 10 個(gè) 100mA 的 LED 串聯(lián)組成)。其開關(guān)頻率在 200kHz 至 2.5MHz 范圍內(nèi)是可編程和可同步的，從而使其能夠保持開關(guān)頻率在 AM 收音機(jī)頻帶之外，同時(shí)最大限度地減小外部組件尺寸。如果所使用的 LED 串較少，那么其設(shè)計(jì)還使該器件能夠運(yùn)行 4 個(gè) LED 串之一，而且每串都能夠提供額外的 LED 電流。每個(gè) LED 串都能使用相同數(shù)量的 LED，或者可以每串用不同數(shù)量的 LED，以非對(duì)稱形式運(yùn)行。

　　LT3599 提供調(diào)光比高達(dá) 3,000:1 的直接 PWM 模式，以及可通過控制引腳實(shí)現(xiàn)調(diào)光比高達(dá) 20:1 的模擬調(diào)光。在需要調(diào)光比達(dá) 30,000:1 的應(yīng)用中，這兩種調(diào)光功能可以結(jié)合起來，以達(dá)到所需的調(diào)光比。某些正在出現(xiàn)的汽車、船舶和航空電子應(yīng)用常常需要這種非常高的調(diào)光比，以補(bǔ)償 LCD 顯示屏所處變化范圍非常大的環(huán)境光線。

　　此外，LT3599 具有集成的保護(hù)功能，包括開路和短路保護(hù)以及報(bào)警引腳。例如，如果一個(gè)或多個(gè) LED 串開路，LT3599 就調(diào)節(jié)其余的 LED 串。如果所有 LED 串都開路，它仍然調(diào)節(jié)輸出電壓，而且在兩種情況下，都會(huì)向 OPENLED 引腳發(fā)出信號(hào)。類似地，如果 VOUT 和任何 LED 引腳之間發(fā)生短路，那么 LT3599 就立即斷開該通道，并設(shè)置一個(gè) SHORTLED 標(biāo)記。禁止該通道可保護(hù) LT3599 免受大功率熱量耗散的影響，并確保可靠工作。其它優(yōu)化可靠性的功能包括：停機(jī)時(shí)輸出斷接、可編程欠壓閉鎖和可編程 LED 溫度降額。LT3599 這種高壓能力和高集成度為汽車背光照明應(yīng)用提供了一種理想的 LED 驅(qū)動(dòng)器解決方案。