《電子技術(shù)應(yīng)用》
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中央高位剎車燈——第三剎車燈

2018-05-10
關(guān)鍵詞: 高位剎車燈 第三剎車燈 CHMSL

  CHMSL代表中央高位剎車燈,安裝在車輛左側(cè)和右側(cè)制動(dòng)車燈(也稱為剎車燈)的上方。根據(jù)美國國家高速公路交通安全管理局的規(guī)定,當(dāng)剎車系統(tǒng)工作時(shí),CHMSL要向后方司機(jī)提供明顯確切的信息,告訴他們必須放慢車速。由于CHMSL安裝在左右剎車燈之外,因此也被稱為“第三剎車燈”。除了做制動(dòng)車燈功能之外,某些車輛(如皮卡車)還具有集成在CHMSL中的倒車燈。

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  使用分立組件的CHMSL安裝應(yīng)用

  在現(xiàn)代車輛中,CHSMSL內(nèi)部的照明燈主要以發(fā)光二極管(LED)燈串為基礎(chǔ)。用晶體管電路驅(qū)動(dòng)CHMSL中的LED燈串。與開關(guān)電路相反,CHMSL LED驅(qū)動(dòng)器電路通常是線性電路; 也就是說,LED由晶體管工作在其線性區(qū)域的電路驅(qū)動(dòng)。

  設(shè)計(jì)人員通常使用分立的電阻和低端雙極結(jié)型晶體管(BJT)來實(shí)現(xiàn)CHMSL模塊里基于分立元器件的LED驅(qū)動(dòng)器電路。圖1展示了一個(gè)用于CHMSL的分立LED驅(qū)動(dòng)電路例子。 在該電路中,CHMSL由兩個(gè)LED串組成,其中每個(gè)串都建立在兩個(gè)串聯(lián)的紅色LED之上。 BJT位于LED的下側(cè)。

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  散熱性的考慮

  設(shè)計(jì)線性LED驅(qū)動(dòng)器電路時(shí)必須考慮散熱性能。電路設(shè)計(jì)和組件選擇必須確保組件不會達(dá)到造成損壞的溫度點(diǎn)。根據(jù)圖1的原理圖,你可以看到隨著電源電壓的增加,BJT和電阻兩端的電壓也增加,從而增加了這些組件的功耗。 更多的功耗意味著更高的溫度。 因此,在線性LED驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用中,控制輸入電壓范圍有助于解決大部分散熱問題。

  要分析圖1中的原理圖的散熱問題,請思考一個(gè)實(shí)例,,CHMSL LED的總電流為90mA,因此每個(gè)LED串均以45mA電流驅(qū)動(dòng)。 使用16V電源電壓,由公式1計(jì)算得BJT上的最大壓降為9V:

  公式2計(jì)算得BJT的最大功耗為0.81W:

  假設(shè)最高工作環(huán)境溫度為85°C,并且在熱阻為80°C / W的小外形晶體管(SOT)-223封裝中使用BJT,則等式3計(jì)算的最大BJT結(jié)溫為:

  該計(jì)算表明結(jié)溫非常接近標(biāo)準(zhǔn)最大允許結(jié)溫150°C。

  為了提高電路的散熱性能,使用兩個(gè)并聯(lián)晶體管分散功耗,即使在最壞情況下,最高溫度也能保持在150°C以下,如公式4所示:

  當(dāng)使用具有更高熱阻的不同BJT封裝類型時(shí),需要更多的BJT來分配功耗。并聯(lián)晶體管的數(shù)量和尺寸主要基于LED電流和晶體管允許的最大功耗。

  采用集成LED驅(qū)動(dòng)器IC的CHMSL安裝應(yīng)用

  驅(qū)動(dòng)LED的另一種方式是使用特定的線性LED驅(qū)動(dòng)器集成電路(IC),如德州儀器的TPS92610-Q1,如圖2所示。在這種IC驅(qū)動(dòng)器中,晶體管和晶體管驅(qū)動(dòng)器電路都集成在IC之內(nèi)。 晶體管仍在其線性區(qū)域內(nèi)工作。 由于所有組件都集成在IC內(nèi)部,因此您只需要IC和一個(gè)檢測電阻即可實(shí)現(xiàn)此解決方案。

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  圖2:TPS92610-Q1集成LED驅(qū)動(dòng)電路

  再次考慮散熱性

  讓我們來看看這種設(shè)計(jì)中的散熱性問題。具體來講就是IC的結(jié)溫。在16V電源電壓下,公式5計(jì)算IC上最大壓降為11V:

  假設(shè)IC具有相同的90mA電流,IC上的最大電壓降為11V,熱阻為52°C / W,則等式6計(jì)算最大結(jié)溫:

  136.5°C遠(yuǎn)低于150°C的最大規(guī)定IC結(jié)溫。 因此,您只需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)器IC就可以操作示例中的CHMSL LED燈串。

  集成解決方案的優(yōu)勢

  集成解決方案的一個(gè)明顯優(yōu)勢是較分立解決方案的組件數(shù)量減少。減少電路板上元件的數(shù)量將會顯著降低空間需求。

  另一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢是整個(gè)溫度范圍內(nèi)的電流調(diào)節(jié)精度。隨著LED的正向電壓隨溫度變化,驅(qū)動(dòng)器IC可以使IC中的電流保持恒定。 這與圖1所示的分立電路相反,它不能隨著溫度變化調(diào)節(jié)LED中的電流。

  基于線性LED驅(qū)動(dòng)器IC解決方案的第三個(gè)優(yōu)勢是其具有診斷功能,可以檢測LED電路故障,如LED開路和短路,并將故障通知駕駛員。

  最后,當(dāng)考慮組件的數(shù)量和每個(gè)組件的成本時(shí),圖2所示的應(yīng)用可能比圖1中的便宜。

  更多信息

  中心高位剎車燈(CHMSL)汽車線性LED驅(qū)動(dòng)器參考設(shè)計(jì)是用于驅(qū)動(dòng)CHMSL LED燈串的集成解決方案,包括制動(dòng)和倒車燈。通過向其供電線路供電,能夠獨(dú)立控制每盞燈。該設(shè)計(jì)使用三款符合汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的TPS92610-Q1 線性LED驅(qū)動(dòng)器,可實(shí)現(xiàn)低的材料成本功能豐富的解決方案。

  關(guān)于其他汽車車身電


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