从效率分析如何选择汽车照明驱动

1、从效率分析如何选择汽车照明驱动第1页，共24页，2022年，5月20日，13点12分，星期日目录一 引言二 常见驱动分析三 总结第2页，共24页，2022年，5月20日，13点12分，星期日一 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。第3页，共24页，2022年，5月20日，13点12分，星期日二 常见驱动分析2.1电阻限流电

2、路，简图如图1所示第4页，共24页，2022年，5月20日，13点12分，星期日二 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）;第5页，共24页，2022年，5月20日，13点12分，星期日二 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

3、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，以红光第6页，共24页，2022年，5月20日，13点12分，星期日二 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。第7页，共24页，2022年，5月20日，13点12分，星期日二 常见驱动分析2.2线性调节恒流驱动 由有本

4、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：第8页，共24页，2022年，5月20日，13点12分，星期日二 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；第9页，共24页，2022年，5月20日，13点12分，星期日二 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

5、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颗一串第10页，共24页，2022年，5月20日，13点12分，星期日二 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

6、，如图3，通过R的分压，可以使IC的发热量降低，次IC在第11页，共24页，2022年，5月20日，13点12分，星期日二 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。第12页，共24页，2022年，5月20日，13点12分，星期日二 常见驱动分析2.3 PWM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：第13页，共24页，2022年，5月20日，13点12分，星期日二 常见驱动分析第14页，共24页，

7、2022年，5月20日，13点12分，星期日二 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 3-1 PWM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：第15页，共24页，2022年，5月20日，13点12分，星期日二 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

8、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，第16页，共24页，2022年，5月20日，13点12分，星期日二 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第17页，共24页，2022年，5月20日，13点12分，星期日二 常见驱动分析 电路，尤其

9、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。第18页，共24页，2022年，5月20日，13点12分，星期日三 总结三种驱动的主要区别如表1所示：电阻限流线性调节恒流驱动PWM恒流驱动成本低一般一般传导骚扰无无有瞬态传导抗干扰低一般一般效率低低高对车身电压波动的兼容性低低高可靠性低一般高第19页，共24页，2022年，5月20日，13点12分，星期日三 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

10、、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性第20页，共24页，2022年，5月20日，13点12分，星期日三 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：第21页，共24页，2022年，5月20日，13点12分，星期日三 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；第22页，共24页，2022年，5月20日，13点12分，星期日三 总结 （3）、功率比较大，LED颗粒数少，考虑到