针对LED车前灯和DRL的LED驱动器设计方案

 就驱动高亮度LED而言，要求最苛刻的应用就是汽车前灯照明应用。有数据显示，到2014年LED前灯市场将超过30亿美元，并将以指数级增长。本文介绍的LED驱动器设计方案特别针对LED车前灯照明应用，为设计师们提供新的选择。

虽然LED 被许多汽车照明应用所广泛接纳已经好多年了，包括日间行车灯、刹车灯、转向灯和车内照明等，但专门针对车前灯应用的LED 仍比较新。目前，仅有少数量产车提供了LED 前灯，其中包括本田雅阁、奥迪A8 和 R8、雷克萨斯LS600h 和 RX450h、丰田普瑞斯、凯迪拉克凯雷德以及保时捷卡宴。有些业界估计数据表明，2013 年 LED 前灯市场大约为15亿美元，预计到2014年，该市场将超过30亿美元，并继续以指数级增长。

汽车照明系统设计师最大的挑战之一是：怎样优化最新一代高亮度LED 的所有优势。高亮度LED 需要一个准确、高效率的DC 电流源，要有调光方法，而且必须提供各种保护功能。此外，这些LED 的驱动器IC 必须设计为能在多种多样的条件下满足上述要求。因此，电源解决方案必须效率非常高、提供坚固的功能和可靠性，同时又是非常紧凑和经济实惠的。可以说，就驱动高亮度LED 而言，要求最苛刻的应用就是汽车前灯照明应用，包括白天行车灯和前灯，因为这类应用所处的是严酷的汽车电气环境，必须提供大功率，一般在15W 至75W 之间，还必须放入空间非常有限的外壳中，在达到所有这一切要求的同时，还要保持富有吸引力的成本结构。

LED 白天行车灯和前灯

尺寸小、寿命极长、低功耗、更强的调光能力等优势，是高亮度LED 白天行车灯和前灯得到广泛采用的催化剂。几家汽车制造商(例如奥迪和梅塞德斯奔驰、以及雷克萨斯和丰田)都用LED 设计了非常独特的白天行车灯，让这些白天行车灯成为前灯的“眉毛”或“底线”，以此彰显品牌的独有魅力。这些应用不仅从设计角度来看非常独特，而且在提供可靠、具成本效益的解决方案时也有一些设计挑战。随着高亮度LED 逐步用在近光和远光前灯中，这些挑战也变得愈加显著了。 起 / 停、冷车发动和负载突降情况

虽然汽车系统电源总线在交流发电机给电池充电时采用14V 的标称电压供电运作，但是汽车运转中不同的状况会导致该电压短暂地下降到低至6V ( 在冷车发动或车辆起 / 停期间)。在非常寒冷的天气里，冷车发动状态会从电池抽取很大的电流以弥补发动机润滑油的高粘度，而这又会把电压拉低至大约6V。同样，一辆采用起 /停功能的汽车也会在引擎重新发动时将电池电压拉到6V 左右，而电池在车辆的发动机和交流发电机关闭时将承担照明、空调和其他车载娱乐设备的繁重供电任务。当电池电缆意外断接 / 重接 ( 即：出现松动) 而交流发电机仍然对电池进行充电时，就会发生负载突降情况，从而导致高达60V的瞬态电压尖峰。

LED驱动器短路保护

就白天行车灯和前灯而言，单串高亮度LED 串中包括6 到20 个LED。由于标称输入电压为13.8V，在某些瞬态情况下甚至更低，所以一般首选升压型LED 驱动器架构，因为这种架构比SEPIC 或降压- 升压型设计效率更高、更简单和具成本效率。不过，直到不久前，升压型架构一直难以抵御短路的影响。在汽车应用中这一点尤其重要，因为LED 在前端碰撞中容易被损坏，而且任何电弧都可能点燃溅出的汽油。由于这个原因，过去大多数前端照明LED 应用都采用更昂贵和更复杂的SEPIC 解决放案，这种解决方案具备固有的短路保护能力。然而，随着新的和具备非常坚固保护能力的升压型LED 驱动器的出现，未来的应用将会采用这种设计，以提供效率更高和具成本效益的解决方案。

LED驱动器EMI 问题

降低LED 驱动器的任何电磁干扰(EMI) 都有利于电源总线的总体设计。因为LED 驱动器通常是基于开关稳压器的，所以降低开关噪声是人们所希望的。这可以通过采用扩展频谱频率调制来实现。正如在图2 中可以看到的那样，这种调制方法通过在较宽的频率范围内扩展频谱，将输出开关噪声降低了20dB，从而极大地减轻了EMI 问题。

一种新的汽车高亮度LED 驱动器控制器

凌力尔特公司的LT3795 LED 驱动器是一款升压型DC/DC LED 驱动器，可提供超过100W 的LED 功率。该器件具备6V 至110V 的输入电压范围，因此非常适用于汽车、商用卡车甚至航空系统中的多种高亮度LED 应用。其高压侧电流检测设计可配置为升压模式、降压- 升压模式、SEPIC 和降压模式架构，从而可提供多种设计灵活性。此外，其输出电压可以在0V 至110V的范围内设定，从而能驱动多种单串LED，同时在升压型设计中，能提供非常坚固和简单的短路保护。

一种典型的50W 前灯应用如图3所示。这个应用采用了升压型架构，以提供高达87V 的LED 电压，该电压能以超过600mA 的LED 电流驱动多达20 个LED。大多数白天行车灯都采用8 到15 个LED，电流在350mA范围内，而近光前灯会采用约为50V的1A LED，远光前灯则可能采用高达2A 和50V。LT3795 可用于所有这些应用。

结论

对更高性能和更高性价比永无止境的需求，促进了高亮度LED 应用的持续加速增加，尤其是在汽车白天行车灯和前灯中的LED 应用。这种需求必须要有新的高亮度LED 驱动器IC才能满足。这些LED 驱动器必须提供恒定电流，无论输入电压或LED 正向电压怎样变化，都能保持一致的亮度，同时这些LED 驱动器还必须以高效率工作、提供非常宽的调光范围、以及各种保护功能 ( 例如: 短路和开路保护) 以提高系统可靠性。当然，这种LED 驱动器电路还必须提供占板面积非常紧凑、扁平和热效率非常高的解决放案。凌力尔特公司LED 驱动器系列，以凭借LT3795 等高亮度 LED 驱动器IC 应对这些挑战。此外，凌力尔特公司已经开发了一个完整的大电流LED 驱动器IC 系列，该系列专门针对汽车应用，从先进的前向照明前灯到LCD 背光照明，可用于多种应用。在汽车照明系统不断要求性能更高的LED 驱动器之际，设计师有了创新的IC 解决方案以满足他们的要求。