從效率分析如何選擇汽車照明驅(qū)動

1、從效率分析如何選擇汽車照明驅(qū)動第1頁，共24頁，2022年，5月20日，13點12分，星期日目錄一 引言二 常見驅(qū)動分析三 總結(jié)第2頁，共24頁，2022年，5月20日，13點12分，星期日一 引言 由于LED本身的一些特性，要保證LED的壽命及在各種復雜的環(huán)境下能保持亮的的一致性，需要一種合理的驅(qū)動方式，目前用的最多的是恒流驅(qū)動，考慮到負載功率的大小和成本的高低，就得選擇一個性價比高的驅(qū)動模式，如果盲目的追求恒流驅(qū)動，則會導致品質(zhì)過剩，本文重點介紹汽車照明最常用的三種LED驅(qū)動工作原理及優(yōu)點和缺點。第3頁，共24頁，2022年，5月20日，13點12分，星期日二 常見驅(qū)動分析2.1電阻限流電

2、路，簡圖如圖1所示第4頁，共24頁，2022年，5月20日，13點12分，星期日二 常見驅(qū)動分析 電阻限流也是行業(yè)內(nèi)出現(xiàn)最早、最簡單的驅(qū)動電路，功率按式1-1計算。 Pin=PR+P負載 1-1其中：Vin：電路輸入電壓； Vf：負載LED壓降； VR：負載電阻總的壓降，即總的損耗；VR=Vin-nVf； I：回路電流； Pin：總的輸入功率（VinxI）; PR:損耗功率（VRxI）; P負載：負載功率（nVfxI）;第5頁，共24頁，2022年，5月20日，13點12分，星期日二 常見驅(qū)動分析 性能分析（以12V車系為例，工作電壓為DC9V-DC16V）： 從式中可以看出，當電路參數(shù)設計好

3、以后，Vf，R為定值（暫不考慮溫漂），Vin和I成正比，當車身電壓波動時，通過LED的電流也會隨著變化，直接影響到LED的使用壽命。通過式1-1可以計算出效率公式：=nVf/Vin，電阻限流效率很低，以紅光第6頁，共24頁，2022年，5月20日，13點12分，星期日二 常見驅(qū)動分析 LED為例，Vf=2.0V，為了可靠性實驗中的過電壓測試，負載一般為三顆一串，Vin=14V,可以計算出效率僅為40%左右，考慮到全電壓范圍的工作模式，效率會更低， 直接影響到了LED的使用壽命和發(fā)光效率。第7頁，共24頁，2022年，5月20日，13點12分，星期日二 常見驅(qū)動分析2.2線性調(diào)節(jié)恒流驅(qū)動 由有本

4、人對TI的TL4242用的比較多，所以以TL4242為例，電路簡圖如圖2所示：第8頁，共24頁，2022年，5月20日，13點12分，星期日二 常見驅(qū)動分析功率按式2-1計算。Pin=P損耗+P負載 2-1其中：Pin：總的輸入功率（VinxI）; Vin：電路輸入電壓； Vf：負載LED壓降； I：回路電流（輸出電流等于輸入電流）； P損耗:IC損耗功率; Rf：反饋電阻；第9頁，共24頁，2022年，5月20日，13點12分，星期日二 常見驅(qū)動分析 性能分析（以12V車系為例，工作電壓為DC9V-DC16V）： 只要設定Rf后，只要電壓波動在IC規(guī)定的范圍內(nèi)波動，保證VinnVf+1，I都

5、是恒定的，效率公式為：=nVf/Vin，從式中看出，nVf和Vin接近時效率是最高的，由于輸出電流是恒定的，設計電路時可以選擇一個合適的負載電壓nVf，使效率達到最高，以后燈最常用的紅光LED為例，負載4顆一串第10頁，共24頁，2022年，5月20日，13點12分，星期日二 常見驅(qū)動分析 ，在DC14V時效率可以達到50%以上，如果5顆一串，輸入9V時，燈具就會失效，目前白光LED的Vf基本都在3V以上，2顆一串效率會更低，3顆一串就無法驅(qū)動，從式2-1可以看到，不需要的功率都被IC轉(zhuǎn)化為熱能消耗，所以當Vf很低是IC發(fā)熱很嚴重，為了保證可靠性，比如是白光LED的話可以在負載加一個損耗電阻R

6、，如圖3，通過R的分壓，可以使IC的發(fā)熱量降低，次IC在第11頁，共24頁，2022年，5月20日，13點12分，星期日二 常見驅(qū)動分析 后燈使用比較普遍，IC有一個PWM口，很方便用進行調(diào)光，位置燈和制動燈復用是很方便。第12頁，共24頁，2022年，5月20日，13點12分，星期日二 常見驅(qū)動分析2.3 PWM恒流驅(qū)動 由有本人對超科的AT9919（BUCK）用的比較多，所以以AT9919為例，其它拓撲（BOOST、BUCK-BOOST）的分析方法大致一樣，這里不在做介紹電路簡圖如圖4所示：第13頁，共24頁，2022年，5月20日，13點12分，星期日二 常見驅(qū)動分析第14頁，共24頁，

7、2022年，5月20日，13點12分，星期日二 常見驅(qū)動分析 性能分析（以24V車系為例，工作電壓為DC18V-DC32V）： 功率按式3-1計算。 Pin=P損耗+P負載 3-1 PWM恒流驅(qū)動的最大優(yōu)勢是輸入功率會隨著輸出功率進行自我調(diào)節(jié)，一般IC的效率都會達到90%以上，主要的功率損耗是電路走哦那個的一些功率器件，比如：第15頁，共24頁，2022年，5月20日，13點12分，星期日二 常見驅(qū)動分析 功率電感、N-mos、檢流電阻、肖特基二極管，電感發(fā)熱的主要因素是電感的Rdc，選用低阻抗的電阻可以有效的降低電路的損耗，N-mos的發(fā)熱主要取決于三個因素：開關(guān)頻率、Rds和工作電流，電流

8、越小，MOS的發(fā)熱也越小，Rds越小，MOS管的損耗概率也就越小，開關(guān)頻率對MOS的發(fā)熱影響也較大，開關(guān)頻率越高，發(fā)熱越嚴重，第16頁，共24頁，2022年，5月20日，13點12分，星期日二 常見驅(qū)動分析 因為MOS的開關(guān)損耗比導通損耗更大，該電路選用的頻率為230KHZ,但是頻率過低，電感的感值會變大，相應體積也會變大。選擇合適的器件的話這些損耗都是很低的，在全電壓的工作模式下，電流都是恒定的，能夠適應車身惡劣的環(huán)境，也能夠降低整車損耗，唯一不足的地方是會產(chǎn)生嚴重的EMC問題，會影響到車身其它敏感的第17頁，共24頁，2022年，5月20日，13點12分，星期日二 常見驅(qū)動分析 電路，尤其

9、是一些邏輯電路，如圖5的濾波模塊主要就是EMC的抑制，給車身一個安靜的電磁環(huán)境。第18頁，共24頁，2022年，5月20日，13點12分，星期日三 總結(jié)三種驅(qū)動的主要區(qū)別如表1所示：電阻限流線性調(diào)節(jié)恒流驅(qū)動PWM恒流驅(qū)動成本低一般一般傳導騷擾無無有瞬態(tài)傳導抗干擾低一般一般效率低低高對車身電壓波動的兼容性低低高可靠性低一般高第19頁，共24頁，2022年，5月20日，13點12分，星期日三 總結(jié) 汽車電子的工作環(huán)境比較復雜，車身感性負載比較多，在負載突變的過程中不可避免會出現(xiàn)噪聲問題，即車身電壓會在短時間內(nèi)突變，不管用那種驅(qū)動方式，都要考慮耐車身電壓脈沖能力，目前我們最常用的是可恢復保險絲、電容

10、、TVS和可恢復保險絲、電容、壓敏電阻這兩種組合，來增加LED抗外部浪涌的能力，對一些LED性第20頁，共24頁，2022年，5月20日，13點12分，星期日三 總結(jié) 能比較好的產(chǎn)品我們只用陶瓷電容就可以解決問題，其次要主意的是PWM帶來的傳導騷擾問題，在目前所設計的電路中總結(jié)出了共模電感，/L型濾波器濾波模塊，在汽車設計中最大的難點是散熱問題，在以后的文章中再分析散熱以及LED頭燈的應用。綜上所述，對LED驅(qū)動選用原則主要遵循以下幾個原則：第21頁，共24頁，2022年，5月20日，13點12分，星期日三 總結(jié)（1）、LED顆粒數(shù)少，功率小，選用電阻限流，比如室內(nèi)照明，側(cè)轉(zhuǎn)等；（2）、LED顆粒少，功率比較大時可用電阻限流也可用線性調(diào)節(jié)的驅(qū)動，由于造型而產(chǎn)生大量LED時，優(yōu)先選用線性調(diào)節(jié)恒流驅(qū)動，保證大面積LED發(fā)光的均勻性；第22頁，共24頁，2022年，5月20日，13點12分，星期日三 總結(jié) （3）、功率比較大，LED顆粒數(shù)少，考慮到