安森美公司

汽車照明的各個部分都可以采用LED，從前燈到霧燈，儀表背光到反光鏡的照明、尾燈照明、內(nèi)飾照明等，安森美提供一系列的標(biāo)準(zhǔn)照明模擬產(chǎn)品如NCV3065和分立器件如NSI45系列，以及收購AMIS獲得的一系列產(chǎn)品如ASSP等，為不同的照明子系統(tǒng)提供專業(yè)的汽車級照明解決方案。

汽車LED應(yīng)用范圍

汽車照明可以分為汽車內(nèi)部照明和外部照明，在汽車的各個領(lǐng)域都有LED的應(yīng)用。從廣義上來說汽車LED照明可以分為低電流（<200mA）、中等電流（200~500mA）和大電流（>500mA），對于這樣一個應(yīng)用范圍，安森美推出了線性驅(qū)動器和開關(guān)驅(qū)動器來滿足不同的應(yīng)用。在20~500mA內(nèi)我們可以使用線性驅(qū)動器來驅(qū)動，在200mA至幾個安培內(nèi)我們可以使用開關(guān)驅(qū)動器來驅(qū)動。

對于不同的成本、不同的應(yīng)用、不同的需求，安森美會用不同的產(chǎn)品來支持。在低成本要求下，我們會直接用電阻來驅(qū)動，它的成本最低，也沒有電磁干擾，缺點(diǎn)是它依賴于電壓，能耗比較低，而且LED在長時間使用后會出現(xiàn)問題，它的電壓波動會對LED造成損害。安森美對于電阻有一個替代方案，我們的CCR即恒流源可以串在電路中，它的成本比電阻略高，但大性能會非常好，會保護(hù)LED使電路中的電流保持恒定，缺點(diǎn)是能效不是很高，適合于小電流情況下應(yīng)用。在用戶需要更多電流情況下，我們可以提供線性穩(wěn)壓器，它的精度在2%左右，路數(shù)比較多，沒有任何的EMI問題，但缺點(diǎn)是能效不是很高，成本適中。對于更大電流需求的情況下，我們使用開關(guān)電源，它的成本比較高，但是能效高，而且有專用的接口。

圖1

對于不同的應(yīng)用我們使用不同的驅(qū)動器，比如線性穩(wěn)壓器可以應(yīng)用在中高位的剎車燈，組合的尾燈和測光燈、背燈；對于開關(guān)穩(wěn)壓器，可以用在內(nèi)部照明、組合尾燈、大燈和氛圍燈；對于照明管理集成電路，主要應(yīng)用在一些復(fù)雜的電路，比如前燈、尾燈和比較高級的前照燈AFS系統(tǒng)。

各類型產(chǎn)品主要特征

線性穩(wěn)壓器針對低電路的應(yīng)用，比如20mA的LED，它的總功耗比較低，可以在85度的環(huán)境下工作，系統(tǒng)集成度比較低，如NSI45系列的CCR或NUD系列就可以滿足這類的要求；對于開關(guān)穩(wěn)壓器，它的特征是LED功率會比較高，能達(dá)到700mA左右，屬于中高等的總功耗，可以在最高125度的環(huán)境下工作，它的系統(tǒng)集成度也比較低，可以用NCV3056/66系列實(shí)現(xiàn)對它的控制；對于照明管理集成芯片，它的功率也比較大，環(huán)境溫度也可以達(dá)到125度，是一個完整獨(dú)立的子系統(tǒng)，所以集成度會比較高， NCV78663和NCV7680就是針對這種應(yīng)用使用的。

線性LED驅(qū)動器

以下是安森美線性驅(qū)動LED產(chǎn)品中的一部分，支持多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但是能效比較低，主要用于汽車內(nèi)部照明、制動燈、霧燈、日間行車燈和側(cè)面標(biāo)志燈等。NSI45系列最大電流可以達(dá)到180mA，而且可以調(diào)節(jié)，可以用于高位剎車燈、尾燈，是一個線性電流源；NUD400系列的最大電流是100mA，主要應(yīng)用在背光領(lǐng)域；CAT4101系列最大電流可以達(dá)到1A，主要用于內(nèi)部照明。從這里可以看出，安森美在線性電流源里面產(chǎn)品系列比較完整，從低電流到高電流都有覆蓋。

表1 CCR價(jià)值對比


恒流穩(wěn)流器（CCR）低壓系列LED驅(qū)動器

本系列產(chǎn)品可以在不同供電電壓條件下提供恒定的亮度，在不同LED正向壓降條件下提供恒定的亮度，也可以在低電池電量條件下仍提供較高亮度，而且具有限制電路電流、提供高壓保護(hù)、支持串聯(lián)不同數(shù)量的LED，它的價(jià)格成本比較低，適合中低成本的應(yīng)用，而且最高電流可以達(dá)到180mA。針對不同的功率輸出產(chǎn)品有不同的封裝，例如30~80mA是SOT-223封裝，60~150mA或者更高電流是DPAK封裝，低于30mA我們會采用SOT-123這樣的小封裝。

由于CCR是小電流輸出，最大電流是在150mA左右，所以在車內(nèi)和車外都有應(yīng)用。在汽車內(nèi)部，主要應(yīng)用在儀表盤背光、中控臺背光、導(dǎo)航音頻系統(tǒng)、化妝鏡燈、車門前地面燈和氛圍燈等，在汽車外部的應(yīng)用主要有中央高位剎車燈、轉(zhuǎn)向信號燈、側(cè)轉(zhuǎn)向燈、尾燈和剎車燈等。

NSI45系列產(chǎn)品特性：CCR既可以用在底邊，也可以用在高邊，不需要任何配置，直接串在電路里就可以使用，而且壓降比較小。在正常情況下一個電路里可以串接3個LED，工作特性是在一定的恒流電壓里面可以提供恒定的亮度，而且由于是負(fù)溫度系數(shù)的產(chǎn)品，在高溫度環(huán)境下可以保護(hù)LED，因?yàn)闇囟仍礁?，它的輸出電流越低，達(dá)到保護(hù)整個系統(tǒng)。它的最大工作電壓是45V，加上LED的耐壓可以提高整個系統(tǒng)的耐壓等級。

將CCR和電阻、線性驅(qū)動器和開關(guān)驅(qū)動器進(jìn)行對比，在通用條件下，電阻的亮度會產(chǎn)生變化；在LED正向壓降篩選的情況下，CCR不需要篩選，而線性驅(qū)動器和開關(guān)驅(qū)動器都有可能需要；在通電EMI電磁干擾情況下，開關(guān)驅(qū)動器會有一些EMC問題；在低電流情況下如低于150mA的成本應(yīng)用領(lǐng)域里，CCR和線性驅(qū)動器是比較便宜的 ，而開關(guān)驅(qū)動器比較貴，電阻價(jià)格相對便宜；對于一般級開關(guān)盤、警示燈、PWM亮度控制，CCR可以連接簡單的控制亮度，而線性驅(qū)動器需要接地參考，開關(guān)驅(qū)動器就很難；對于汽車尾燈組的應(yīng)用，CCR和電阻是支持的，而線性驅(qū)動器和開關(guān)驅(qū)動器是不支持的；對于高壓時LED的燒壞保護(hù)，除電阻外，其它都是支持保護(hù)的。


  圖2 NCV8871線路板                     圖3 NCV8871電路

開關(guān)LED驅(qū)動器

開關(guān)電源驅(qū)動主要支持拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，會對EMI進(jìn)行控制，它的能效比較高，可以達(dá)到50%到90%之間，可以用作室內(nèi)照明、停車燈、霧燈、日間行車燈和側(cè)面標(biāo)志燈等。安森美主要產(chǎn)業(yè)有：NCV8871可以通過外部的MOS管來控制輸出電壓和輸出電流，NCV8842和5141系列都是1.5A的輸出，但是一種降壓輸出，而3063、3065和3163系列都是可以做升降壓控制的，在開關(guān)控制驅(qū)動器方面我們有比較靈活的選擇。

NCV8871是一個升壓控制器，帶同步引腳，它的外圍電路非常簡單，在工作溫度下可以提供2%的輸出電源精度，在關(guān)閉情況下功耗非常低，只有10μA，可以通過內(nèi)部開關(guān)頻率從100Hz到500KHz實(shí)現(xiàn)條件頻率，但要在出廠時設(shè)置好。而且它可以調(diào)節(jié)限流、內(nèi)部軟啟動以及斜坡補(bǔ)償，工作范圍3.5V-40V，可以使用矢能角和同步引腳，有峰值電流控制模式和熱關(guān)閉模式，工作溫度為-40度到150度，可以承受40V的壓降，能夠配置為正激、反激或單端初級電感轉(zhuǎn)換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

NCV8842和8843是1.5A、170KHz和340KHz的降壓穩(wěn)壓器，帶同步能力，可以工作在4.5~40V，內(nèi)部集成的MOS管可以提供1.4A的輸出，輸出電壓可以從1.27V開始外部配置，具有同步引腳用于改善EMI性能，而且有限流以及熱關(guān)斷保護(hù)，封裝非常小是DFN-18封裝。

照明管理LED驅(qū)動器

LED前照明一般要求支持從單個LED到多個LED串，電壓高達(dá)60V，需要PWM調(diào)光，需要高能效集成驅(qū)動器，更需要LED串的低EMC輻射，還需要診斷和同步接口。

針對這樣一些需求，安森美推出了NCV78663功率LED前照燈方案，這是一個集成度非常高、外部元件非常少的方案，是一個降壓、升壓模式的驅(qū)動芯片，可以恒定LED的輸出工作電流，最大輸出電流可以到2A，帶診斷和熱保護(hù)模式，通過外部的SPI和OTP來設(shè)置整個系統(tǒng)，單個器件可以支持多種系統(tǒng)配置，為整車廠提供更少的模塊版本，而且可以直接連接電池，降低EMC輻射，總體能效在90%以上。

在組合尾燈的一些應(yīng)用中，可以看到它的LED是不一樣的，有7.5X7.5的LED，也有4個腳的LED，紅色、橙色各種顏色都有，它的流媒數(shù)從2到6lm；另外一種是2腳的LED，流媒數(shù)是從2到12lm，具有專用的緊貼封裝，對于不同的應(yīng)用會有不同的需求。

針對汽車尾燈的需求，安森美推出了NCV7680線性穩(wěn)流器用于LED尾燈控制。它的特點(diǎn)是可以輸出一個恒定的電流，每路的輸出電流是在75mA左右，有LED開路診斷以及帶漏極輸出，可以通過斜率控制來消除EMI問題。它通過外部調(diào)制而且片載1K的PWM調(diào)光功能，可以使用一個單個電阻來設(shè)定外部輸出的電流或占空比，并且在過壓及過溫條件下具有set back功能。

結(jié)論

安森美半導(dǎo)體提供從低電流到大電流的完整的LED驅(qū)動器產(chǎn)品解決方案，而且提供高能效的應(yīng)用支持。安森美是有實(shí)力的半導(dǎo)體供應(yīng)商，擁有專業(yè)的汽車LED生產(chǎn)技術(shù)，提供包括分立、標(biāo)準(zhǔn)及全定制產(chǎn)品在內(nèi)的豐富產(chǎn)品，所有汽車產(chǎn)品都通過AECQ100認(rèn)證。

問答選編

問：目前的方案在熱量控制方面有何改進(jìn)或優(yōu)點(diǎn)？能效比能達(dá)到多少？

答：目前我們的開關(guān)控制器效率可以到90%左右。

問：請問開關(guān)型驅(qū)動器是根據(jù)什么方式來防止過壓過流來保護(hù)LED？

答：如NCV3065通過采樣電阻的反饋來調(diào)節(jié)輸入電壓，從而達(dá)到LED的恒流。

問： 汽車照明系統(tǒng)中的車廂內(nèi)照明、高位剎車燈、尾燈與主光頭燈，若改用LED驅(qū)動各有哪些需要特別加以注意的關(guān)鍵性要點(diǎn)？

答： 各自的亮度需求、安全等級、可靠性要求，以及安裝位置的環(huán)境，如環(huán)境溫度、取電的位置等。

問：LED驅(qū)動芯片是否帶有溫度采集和保護(hù)？

答：LED驅(qū)動芯片自身都是有測量自身溫度的功能，做熱保護(hù)用。NCV78663有采集外部溫度的功能引腳。

問：汽車高溫環(huán)境是否會影響到LED照明的光色性能？如何解決？

答：環(huán)境溫度對LED的影響很大，比如發(fā)光效率就會隨溫度的上升而下降。首先要解決好自身的散熱，此外驅(qū)動芯片的散熱及溫度補(bǔ)償也很重要。

問：NCV8842和NCV8871有什么區(qū)別？

答：NCV8842是內(nèi)部集成開關(guān)的Buck驅(qū)動器，而NCV8871是一個Boost控制器，應(yīng)用方式不同。

問：CAT4101用于內(nèi)部照明最大電流為多少A？

答：CAT4101最高可輸出1A電流。

問：電壓波動沖擊能保證LED的恒定亮度嗎？

答：如果應(yīng)用了恒流源，比如在支路中串聯(lián)了CCR產(chǎn)品，可以確定恒定的亮度。

問：請問可編程頻率的LED驅(qū)動功能的設(shè)計(jì)初衷是什么？

答：對于開關(guān)驅(qū)動器需考慮EMC、EMI，部分管理芯片采用可編程頻率會考慮調(diào)光的需求。

問：我們應(yīng)用LED照明時還需要增加什么管理系統(tǒng)？

答：在汽車上對于燈光的控制，車身管理系統(tǒng)是必須的。

問：與普通的LED照明相比較，汽車LED照明最突出的特點(diǎn)是哪一項(xiàng)？

答：LED壽命長、體積小、亮度高。

問：安森美的汽車LED照明驅(qū)動的可靠性目前已達(dá)到多高M(jìn)TBF水平?

答：我們的汽車級產(chǎn)品完全可以滿足AEC-Q100的要求。

問：目前安森美公司的產(chǎn)品能驅(qū)動多高電流的高亮度LED，有產(chǎn)品型號嗎?

答：有一顆專門用于驅(qū)動LED燈的，最高可驅(qū)動1.4A，型號為NCV78663。

問：安森美的LED驅(qū)動器輸出電流精度最高能達(dá)到多高?

答：線性控制器CCR 電流精度在10%~15%，全溫度范圍；對應(yīng)開關(guān)電源的方案一般在10%左右，和外面的采樣電阻的精度有關(guān)。

問：加入的限流電阻的技術(shù)規(guī)格是如何要求的，具體的推薦規(guī)格有幾款？

答：我們有限流電阻的替代產(chǎn)品CCR，選取方式很簡單，只需要根據(jù)電路中的電流需求選擇相對應(yīng)的產(chǎn)品就可以了，CCR是根據(jù)輸出電流區(qū)分型號的。

問：LED在汽車照明中的應(yīng)用越來越廣泛，用戶可以自行進(jìn)行車輛照明改造安裝嗎？

答：最好不要這樣做。LED的穩(wěn)定工作都是要保證恒流驅(qū)動的，機(jī)理較為復(fù)雜，受影響的因素較多，汽車上干擾也很多，而且LED及其驅(qū)動的散熱也非常關(guān)鍵，自行安裝很容易考慮不全面。

問：LED驅(qū)動對開關(guān)穩(wěn)壓電源有什么要求？是恒流還是恒壓？

答：一般的LED驅(qū)動器會有恒流的要求，我們的驅(qū)動比如NCV78663應(yīng)用領(lǐng)域只針對汽車前燈，既有恒流功能，又可以做Dimming，還可以用于模擬調(diào)光，所以能更好的滿足客戶的功能需求。

問：汽車的工作環(huán)境相對惡劣，汽車LED照明驅(qū)動器件是否都必須采取高規(guī)格的嚴(yán)格散熱措施？

答：LED的穩(wěn)定工作都是要恒流驅(qū)動的，恒流源本身對內(nèi)部晶體管的溫度特性很敏感，因此驅(qū)動芯片本身的散熱要做得更好一些，需要格外注意，尤其是驅(qū)動芯片本身安裝在燈具內(nèi)部的情況。

問：LED在汽車照明中的應(yīng)用越來越廣泛，是否已能徹底地實(shí)現(xiàn)全面替代了呢？

答：LED現(xiàn)在已經(jīng)可以用在汽車的各個部分的照明系統(tǒng)中（像最新的奧迪A8頭燈就是全LED的），完全替代還要考慮成本、亮度、散熱等綜合因素。

問：汽車LED照明是否可采用負(fù)電壓驅(qū)動共陽極LED? 為什么?

答：LED都是恒流驅(qū)動，如果干擾很厲害，可以考慮先加一級電壓源，由電壓源為每一路的恒流LED驅(qū)動供電，這樣可以把干擾隔離到恒流驅(qū)動之外。電壓源輸出抗干擾手段很多，加電容，加鉗位管等方式，但這樣做成本有所增加。

問：對于汽車LED照明驅(qū)動，安森美專家建議優(yōu)先考慮何種形式的散熱措施？有無必要考慮風(fēng)冷甚至水冷方案呢？

答：小功率的可以自然冷卻，大功率的可以加散熱片。目前我們看到的汽車LED照明應(yīng)用最高的功率在60W左右，可以用升壓驅(qū)動控制。目前驅(qū)動部分還不需要其他冷卻方式。