从效率分析如何选择汽车LED照明驱动.ppt

从效率分析如何选择汽车照明驱动,2012-09-02,目录,一引言二常见驱动分析三总结,一引言,由于LED本身的一些特性，要保证LED的寿命及在各种复杂的环境下能保持亮的的一致性，需要一种合理的驱动方式，目前用的最多的是恒流驱动，考虑到负载功率的大小和成本的高低，就得选择一个性价比高的驱动模式，如果盲目的追求恒流驱动，则会导致品质过剩，本文重点介绍汽车照明最常用的三种LED驱动工作原理及优点和缺点。,二常见驱动分析,2.1电阻限流电路，简图如图1所示,二常见驱动分析,电阻限流也是行业内出现最早、最简单的驱动电路，功率按式1-1计算。Pin=PR+P负载1-1其中：Vin：电路输入电压；Vf：负载LED压降；VR：负载电阻总的压降，即总的损耗；VR=Vin-nVf；I：回路电流；Pin：总的输入功率（VinxI）;PR:损耗功率（VRxI）;P负载：负载功率（nVfxI）;,二常见驱动分析,性能分析（以12V车系为例，工作电压为DC9V-DC16V）：从式中可以看出，当电路参数设计好以后，Vf，R为定值（暂不考虑温漂），Vin和I成正比，当车身电压波动时，通过LED的电流也会随着变化，直接影响到LED的使用寿命。通过式1-1可以计算出效率公式：=nVf/Vin，电阻限流效率很低，以红光,二常见驱动分析,LED为例，Vf=2.0V，为了可靠性实验中的过电压测试，负载一般为三颗一串，Vin=14V,可以计算出效率仅为40%左右，考虑到全电压范围的工作模式，效率会更低，直接影响到了LED的使用寿命和发光效率。,二常见驱动分析,2.2线性调节恒流驱动由有本人对TI的TL4242用的比较多，所以以TL4242为例，电路简图如图2所示：,二常见驱动分析,功率按式2-1计算。Pin=P损耗+P负载2-1其中：Pin：总的输入功率（VinxI）;Vin：电路输入电压；Vf：负载LED压降；I：回路电流（输出电流等于输入电流）；P损耗:IC损耗功率;Rf：反馈电阻；,二常见驱动分析,性能分析（以12V车系为例，工作电压为DC9V-DC16V）：只要设定Rf后，只要电压波动在IC规定的范围内波动，保证VinnVf+1，I都是恒定的，效率公式为：=nVf/Vin，从式中看出，nVf和Vin接近时效率是最高的，由于输出电流是恒定的，设计电路时可以选择一个合适的负载电压nVf，使效率达到最高，以后灯最常用的红光LED为例，负载4颗一串,二常见驱动分析,，在DC14V时效率可以达到50%以上，如果5颗一串，输入9V时，灯具就会失效，目前白光LED的Vf基本都在3V以上，2颗一串效率会更低，3颗一串就无法驱动，从式2-1可以看到，不需要的功率都被IC转化为热能消耗，所以当Vf很低是IC发热很严重，为了保证可靠性，比如是白光LED的话可以在负载加一个损耗电阻R，如图3，通过R的分压，可以使IC的发热量降低，次IC在,二常见驱动分析,后灯使用比较普遍，IC有一个PWM口，很方便用进行调光，位置灯和制动灯复用是很方便。,二常见驱动分析,2.3PWM恒流驱动由有本人对超科的AT9919（BUCK）用的比较多，所以以AT9919为例，其它拓扑（BOOST、BUCK-BOOST）的分析方法大致一样，这里不在做介绍电路简图如图4所示：,二常见驱动分析,二常见驱动分析,性能分析（以24V车系为例，工作电压为DC18V-DC32V）：功率按式3-1计算。Pin=P损耗+P负载3-1PWM恒流驱动的最大优势是输入功率会随着输出功率进行自我调节，一般IC的效率都会达到90%以上，主要的功率损耗是电路走哦那个的一些功率器件，比如：,二常见驱动分析,功率电感、N-mos、检流电阻、肖特基二极管，电感发热的主要因素是电感的Rdc，选用低阻抗的电阻可以有效的降低电路的损耗，N-mos的发热主要取决于三个因素：开关频率、Rds和工作电流，电流越小，MOS的发热也越小，Rds越小，MOS管的损耗概率也就越小，开关频率对MOS的发热影响也较大，开关频率越高，发热越严重，,二常见驱动分析,因为MOS的开关损耗比导通损耗更大，该电路选用的频率为230KHZ,但是频率过低，电感的感值会变大，相应体积也会变大。选择合适的器件的话这些损耗都是很低的，在全电压的工作模式下，电流都是恒定的，能够适应车身恶劣的环境，也能够降低整车损耗，唯一不足的地方是会产生严重的EMC问题，会影响到车身其它敏感的,二常见驱动分析,电路，尤其是一些逻辑电路，如图5的滤波模块主要就是EMC的抑制，给车身一个安静的电磁环境。,三总结,三种驱动的主要区别如表1所示：,三总结,汽车电子的工作环境比较复杂，车身感性负载比较多，在负载突变的过程中不可避免会出现噪声问题，即车身电压会在短时间内突变，不管用那种驱动方式，都要考虑耐车身电压脉冲能力，目前我们最常用的是可恢复保险丝、电容、TVS和可恢复保险丝、电容、压敏电阻这两种组合，来增加LED抗外部浪涌的能力，对一些LED性,三总结,能比较好的产品我们只用陶瓷电容就可以解决问题，其次要主意的是PWM带来的传导骚扰问题，在目前所设计的电路中总结出了共模电感，/L型滤波器滤波模块，在汽车设计中最大的难点是散热问题，在以后的文章中再分析散热以及LED头灯的应用。综上所述，对LED驱动选用原则主要遵循以下几个原则：,三总结,（1）、LED颗粒数少，功率小，选用电阻限流，比如室内照明，侧转等；（2）、LED颗粒少，功率比较大时可用电阻限流也可用线性调节的驱动，由于造型而产生大量LED时，优先选用线性调节恒流驱动，保证大面积LED发光的均匀性；,三总