典型汽车应用LED驱动器产品及其应用

LED在生活中处处可见，有显示屏的，也有照明的，但是有很多人不知道LED灯需要LED驱动器来驱动，下面来介绍针对前照灯及组合尾灯等应用的高集成度照明管理IC的相关知识。

3.1 适合低电流LED应用的CCR

安森美半导体运用专利自偏置晶体管(SBT)技术开发出了NSI45系列CCR(参见图2)。这系列CCR包含双端固定输出和三端可调节输出两种类型，电流等级涵盖10至180 mA。其中三端可调节输出CCR包括电流30至80 mA(SOT-223)及60至150 mA(DPAK)等不同选择，能够用于满足特定电流设置要求。

CCR易于设计，适合高边(High-side)及低边(Low-side)应用;既能用单个CCR驱动1串或多串LED，也能并联多个CCR驱动一串或多串LED(详见参考资料1)。

图3：CCR汽车中央高位停车灯(CHMSL)应用电路图

3.2 针对背光、内部照明控制及尾灯等应用的线性LED驱动器

在线性驱动器方案，典型产品包括安森美半导体的NUD4001及NUD4011线性LED驱动器，两款器件的额定输入电压范围分别为6至30 V和48至200 V，额定输出电流分别为高达500 mA和高达70 mA，在汽车中的应用领域包括尾灯、方向灯、刹车灯及车顶灯等。这两款器件的设计均用于在交流-直流应用中替代分立方案，设计人员能够利用外部电阻针对不同LED阵列设置驱动电流。不同的是，NUD4001适合于5 V、12 V或24 V的低压应用，而NUD4011则最高支持200 V电压。图4显示的是NUD4001在汽车停车灯中的应用。

图4：NUD4001在汽车停车灯中的应用示例

而在要求驱动大电流的高亮度LED汽车照明应用中，可以采用安森美半导体的CAT4101高亮度线性LED驱动器。CAT4101能驱动一串电流高达1 A的高亮度LED，且满载时的压降仅为极低的0.5 V。这种简单方案不要求电感，消除开关噪声，将元件数量减至最少，并简化设计。

3.3 涵盖降压、升压及降压-升压等不同配置的LED开关驱动器

驱动LED的开关稳压器的能效一般介于50%至90%之间，涉及降压、升压及降压-升压等不同拓扑结构，讲究EMI控制方法，主要用于汽车内部照明、停车灯、雾灯、日间行车灯及侧面标志灯等应用。安森美半导体应用于汽车LED照明的开关稳压器产品如表1所示。

其中，典型升压控制器有如NCV8871。这是是一款带多功能启用(Enable)/同步(SYNC)引脚、能以外部时钟同步的升压控制器，用于驱动外部N沟道MOSFET。这器件可在3.5 V至 40 V的宽电池电压范围条件下工作，专门用于-40℃至150℃结温，在工作温度条件下提供±2.0%的输出电压精度，并提供低关闭电流(典型值小于10 μA)，帮助降低电能消耗。

在降压开关驱动器方面，包括NCV8842、NCV8843及NCV51411等产品，适合于车身/远程信息系统等应用。NCV8842/3是带同步功能的1.5 A、170/340 kHz降压驱动器，支持4.5 V至40 V输入电压，而输出电压可从1.27 V开始编程设定。同步引脚功能用于改善EMI性能。NCV5141x(如NCV51411及NCV51413)是CS5141x针对汽车应用的版本，提供高能效，在9到15 V输入电压条件下，以700 mA电流驱动2颗正向压降为3.5 V LED的能效基本高于85%。另一款支持4.5至45 V输入电压的汽车级同步降压控制器甚至在宽负载电流条件下提供高于93%的能效，且在休眠模式下的最大静态电流仅为1 μA。

表1：安森美半导体应用于汽车LED照明的开关稳压器产品

此外，安森美半导体还提供多款能用于汽车LED照明的多拓扑结构开关驱动器，包括NCV33063AV、NCV3065及NCV3163等。其中，NCV33063AV和NCV3065均支持最大1.5 A电流，能够配置为降压、升压、SEPIC或降压-升压等拓扑结构，适合汽车内部照明应用。NCV3065亦可用于内部照明，针对的是对成本非常敏感的应用，如果要求更高电流，还能配置为控制器。NCV3163则是一款最大电流3.4 A的单片开关稳压器，使系统设计人员能够以最小数量的外部元件应用降压、升压或降压-升压(电压反转)拓扑结构。

3.4 针对前照灯及组合尾灯等应用的高集成度照明管理IC

汽车的前照灯包括不同细分领域，如日间行车灯(DRL)、近光及远光灯、信号灯和雾灯等。前照灯中最早应用LED的是日前行车灯。而随着高亮度LED的成本持续降低及性能持续提升，越来越多的新车设计正更广泛地将LED用于其它前照灯领域，如近光及远光灯、信号灯及雾灯等，甚至利用LED提供光束整形、路面聚光(motorway spot)等新兴功能。

一般而言，汽车前照灯要求支持从单个LED到多串LED，电压可高达60 V;此外，还要求支持脉宽调制(PWM)调光(如用于示廓灯)、高集成度、高能效、LED串低电磁辐射、集成诊断及通信接口等。安森美半导体针对LED汽车前照灯系统开发了NCV78663电源镇流器及双LED驱动器。NCV78663是先进的高可靠性、高能效的系统级芯片(SoC) LED驱动器，支持达2 A电流，提供高于90%的总能效，驱动高达60 V电压的多串LED，能以PWM调光维持色温及控制平均电流，使设计人员能够以一颗高集成度的SoC控制远光灯及近光灯、日间行车灯、转向指示灯及雾灯，所需外部元件极少。这器件通过SPI接口与外部微控制器通信，在上电后动态地控制系统参数、检测LED工作状态并反馈诊断信息。图5显示的是NCV78663在先进的汽车前照灯应用中的电路图。

图5：a) 汽车LED前照灯应用图例;b)基于NCV78663的汽车LED前照灯应用电路图

对于汽车尾灯应用而言，可以根据应用需求的不同，采用CCR这样的低成本低电流LED驱动方案，也可以采用提供更高性能、更高能效等级的高集成度等级解决方案，如安森美半导体的高集成度线性电流稳流及控制器NCV7680。这器件包含8路线性可编程恒流源，其设计用于汽车组合尾灯的稳流和控制，每通道最高可输出75 mA的LED驱动电流。NCV7680由于功能高度集成，使工程师能轻松地实现两个亮度等级，其中一个用于停车，另一个用于尾部照明。如果需要，也可应用可选的PWM控制。设计人员仅需要一个外部电阻就可以设定所有通道的输出电流。工作温度范围为40℃至+150℃。

图6：a) LED组合尾灯图例;b)NCV7680在LED组合尾灯中的应用电路图

以上就是LED驱动的相关技术知识，如果要从事相关行业，需要设计人员有雄厚的知识储备，还需要积累大量的项目开发经验。