《電子技術(shù)應(yīng)用》
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汽車(chē)LED驅(qū)動(dòng)器功率轉(zhuǎn)換拓?fù)渲改?

2022-09-21
作者:ADI設(shè)計(jì)工程部總監(jiān)Joshua Caldwell
來(lái)源: ADI公司

LED不同于傳統(tǒng)的帶有燈絲或氣體成分的電燈。利用特定的半導(dǎo)體結(jié),,LED制造商可以生成整個(gè)可見(jiàn)光范圍的特定顏色的光,,以及紅外線和紫外線。在汽車(chē)應(yīng)用中,,LED可以提高白天和夜間駕駛的安全性,。效率的提高可以延長(zhǎng)電動(dòng)汽車(chē)的電池壽命,而在單個(gè)系統(tǒng)中使用多個(gè)LED可以避免單一部件的故障問(wèn)題,。

由于其多功能性,,LED能夠以多種不同的方式驅(qū)動(dòng)。由于LED的輸出有良好的照明控制,,因此LED負(fù)載與電力系統(tǒng)的傳統(tǒng)負(fù)載不同,。LED只靠通過(guò)半導(dǎo)體結(jié)的精確控制電流來(lái)發(fā)光,而端口到系統(tǒng)接地(或汽車(chē)系統(tǒng)中的底盤(pán))的相對(duì)電壓則與此無(wú)關(guān),。因此,,LED系統(tǒng)可以利用開(kāi)關(guān)技術(shù)提供的不同拓?fù)洹?br/>

如何為汽車(chē)LED系統(tǒng)選擇正確的開(kāi)關(guān)拓?fù)?/strong>

汽車(chē)系統(tǒng)中特定開(kāi)關(guān)拓?fù)涞倪x擇關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì);應(yīng)考慮最小輸入電壓,、最大串電壓,、底盤(pán)回路能力、短路輸出能力、最大輸入電流,、輸出/LED電流和PWM調(diào)光,。

降壓(Buck)轉(zhuǎn)換器

降壓LED驅(qū)動(dòng)器通過(guò)高于LED串總電壓的電壓調(diào)節(jié)LED串中的電流。降壓LED驅(qū)動(dòng)器可以安全地短接至系統(tǒng)接地,,確保其本質(zhì)安全,。它們具有底盤(pán)回流的能力(一條線用于供電),并且可以輕松適應(yīng)矩陣或動(dòng)畫(huà)應(yīng)用,。圖1和圖2中的示例原理圖顯示了控制器調(diào)節(jié)高壓側(cè)開(kāi)關(guān)進(jìn)行電流控制的基本系統(tǒng)圖,。

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降壓LED驅(qū)動(dòng)器需要具備幾個(gè)關(guān)鍵特性:固定頻率操作、通過(guò)出色的開(kāi)關(guān)控制和低電阻開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)高效率,、在整個(gè)模擬調(diào)光范圍內(nèi)提供高精度,,以及為獲得出色的EMI,適當(dāng)設(shè)計(jì)擴(kuò)頻調(diào)頻,。

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升壓(BOOST)轉(zhuǎn)換器

升壓LED驅(qū)動(dòng)器通過(guò)低于LED串總電壓的電壓調(diào)節(jié)LED串中的電流,。這在很多汽車(chē)系統(tǒng)中很有用,其中很多LED都需要在單個(gè)串中導(dǎo)通,。典型的12V汽車(chē)系統(tǒng)的工作電壓范圍為6V至18V,,這需要將LED驅(qū)動(dòng)器的電壓降到6V,從而為L(zhǎng)ED提供較大的升壓比,,以保持點(diǎn)亮,。圖3和圖4中的示例原理圖顯示了控制器調(diào)節(jié)低壓側(cè)開(kāi)關(guān)進(jìn)行電流控制的基本系統(tǒng)圖。

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使用升壓轉(zhuǎn)換器進(jìn)行升壓-降壓

一些升壓LED驅(qū)動(dòng)器可配置為將LED陰極返回電源,。這種配置稱(chēng)為降壓-升壓,。總輸出電壓為VIN (VBATTERY),,該電壓加到LED串總電壓中,。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是能夠驅(qū)動(dòng)一個(gè)高于、低于或等于電源電壓的LED串,。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的局限性是只受轉(zhuǎn)換器的限制--低端受控制器IC的最小電源電壓限制,,高端受控制器IC的最大輸出電壓限制。

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使用升壓轉(zhuǎn)換器的降壓模式

一些升壓LED驅(qū)動(dòng)器可配置為從電源降壓(而不是在標(biāo)準(zhǔn)降壓模式下以地為參考),,從而構(gòu)成降壓模式配置,。這種配置與降壓模式具有同樣的局限性,即LED串的總電壓必須低于輸入電源電壓,。

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降壓-升壓轉(zhuǎn)換器

降壓-升壓LED驅(qū)動(dòng)器通過(guò)高于或低于LED串總電壓的電源調(diào)節(jié)LED電流,。該轉(zhuǎn)換器在降壓模式下調(diào)節(jié)連接到輸入電壓的高壓側(cè)開(kāi)關(guān),在升壓模式下調(diào)節(jié)輸出側(cè)的低壓側(cè)開(kāi)關(guān),。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)最復(fù)雜,,但也是最靈活的,。VIN和VOUT的范圍僅受控制器IC的限制。對(duì)于矩陣型應(yīng)用,,這是一種不錯(cuò)的選擇,。

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結(jié)論

汽車(chē)LED照明系統(tǒng)可通過(guò)多種不同的方式使用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器驅(qū)動(dòng)。根據(jù)應(yīng)用的不同,,照明設(shè)計(jì)人員可通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)拓?fù)浜团渲?,針?duì)整個(gè)汽車(chē)的不同照明要求,設(shè)計(jì)完整的子系統(tǒng),。顯然,,為系統(tǒng)選擇正確的功率轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)拓?fù)浜团渲茫瑹o(wú)疑會(huì)優(yōu)化復(fù)雜性,、效率、EMI和安全性等要求,。


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