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安森美先进的汽车照明半导体方案使道路更安全车辆更节能

发布时间:2022-10-04 02:24:27 来源:欧宝娱乐线上登录入口 作者:欧宝娱乐线上登录地址

  智能汽车照明正不断演进,转向基于LED的方案,提高道路安全性,实现节能3到5倍,增强用户体验,且...

安森美先进的汽车照明半导体方案使道路更安全车辆更节能

  智能汽车照明正不断演进,转向基于LED的方案,提高道路安全性,实现节能3到5倍,增强用户体验,且创新的车灯造型设计以及可靠性的提升,还不断拓宽汽车照明的新境界。(onsemi)关注汽车领域的趋势发展,不断推出创新的智能电源和智能感知技术,以确保道路安全,也是汽车照明领域的开拓者和引领者。本文聚焦汽车外部照明的系统级应用和安森美相关设计的

  前照灯包括近光灯、远光灯、日行灯、示宽灯、转向灯和雾灯。由于系统总功率非常大,而且集成了很多功能,需要更多的散热,设计相对复杂,因此,一般会把前照灯的LED驱动电路单独做成一个模块,有助于加快研发周期,平台化项目管理,可灵活用于多种车辆结构和灯组造型。高级LED驱动模块可最优化前大灯性能,能为单个LED灯珠或多个LED灯串供电,可编程,以实现对各类汽车灯光的控制,最小化电能消耗,含安全诊断功能和车载网络(IVN)。

  安森美的LED驱动模块具备更高的集成度和可靠性,平台化设计提供扩展性和灵活性,适用于各种前照灯设计,智能的功能分区有助于降低成本,还实现独特的前向照明效果,减少碳排放,有助于电动车增加续航。如图1是一个前照灯系统中LED驱动电路的框图,这6通道LED模块可驱动多组LED灯串,对应远光灯、近光灯、柱形灯、角灯、转向灯等,含LED驱动芯片、步进电机驱动芯片、各种传感器接口、电源及电源管理芯片、接口保护芯片、车联网芯片SBC和单片机等,是个可自主工作的小系统。

  安森美的单通道LED驱动器系统单芯片(SoC),集成了车灯所需要的安全与控制功能,比传统方案简化了外围器件,优化了电路的设计,可使设计人员快速完成产品设计,非常适用于设计单一功能的LED车灯。

  安森美已开发了4代SPI-LED驱动产品。第2代是Boost-Buck芯片NCV78763,第3代有多通道的Buck芯片NCV78723和多相Boost芯片NCV78702、NCV78703,最高输出电压达60 V,是目前市面上同类型产品中电压输出能力最高的,第3.5代是多通道同步整流Buck芯片NCV78825,驱动电流能力可达3 A,也是目前市面上同类型产品中电流驱动能力最大的。第3代以后的产品适用于3组以上的LED灯串。

  如果采用两颗NCV78763 ,可驱动4个不同的LED灯串,将两个Boost并联,可输出更大功率,但这只是一种简单的功率加成,对于驱动更大功率的LED灯组,推荐采用多相交替工作的Boost芯片。在实际应用中,一颗NCV78702/NCV78703可配合多颗NCV78723,可驱动4到12个不同功率的LED灯串,全面覆盖远光、近光、柱形、转向、角灯、雾灯等功能。

  在此基础上,若再加上采用同步整流Buck技术的NCV78825,可驱动更大功率的LED灯珠,提升系统能效,减少发热。

  Boost作为稳定的电压源,可保障多颗LED灯串所累加起来的压降需求。Buck作为稳定的电流源,直接驱动LED发光,由于电流源不受负载电压瞬变的影响,可实现快速的开关切换,在自适应远光灯(ADB)矩阵/像素灯组中,有非常出色的表现。这种架构还有利于平台化的设计,可任意搭配4到12组LED灯串,高度集成可减少外围器件数和物料单(BOM)成本,SPI通信和诊断功能提高设计安全性。

  矩阵/像素灯组是一种汽车先进前照明系统,可增强前向的照明视觉,不仅服务于驾驶员,也适用于周围的交通环境如防眩光、随动转向、照亮障碍物、行人规避等。光束中的单个像素可受控打开/关闭,其中的像素是指LED阵列中的一颗LED灯珠,每个像素都有一个光束照亮的区域。光束智能照射可适配驾驶意图和交通环境,提高安全性。模块化设计可适配任何架构。

  高级矩阵/像素灯组在多种驾驶场景中使前大灯功能最优化,包括照射更长距离,转弯时光束可切换,同时更清晰地照亮道路中的行人和障碍物,尽量减少对向车辆产生的眩光,可根据需要控制单颗LED像素的开关,且包含安全诊断和车联网等功能。图4是安森美的像素/矩阵灯组应用框图的一个例子,由4个LED灯串组成。

  在像素灯控制芯片中,集成了12个旁路开关,每个旁路开关都可独立控制,我们将每3个旁路开关设定为一组,从而形成4组连接结构,从而灵活地匹配不同的功能模块如远光、近光、转向、日行、格栅、造型灯等。因为不同的LED灯板模块的驱动电流可能是不同的,这可扩展像素控制芯片的应用场景,不仅仅局限于由远近光组成的矩阵/像素灯应用,还可实现多组开关的并联,使得开关所能承受的电流成倍地增加,以驱动更大功率的LED灯珠。

  在广泛的车灯中,LED灯组有两种驱动:串联型和并联型。上文介绍的矩阵/像素LED灯组是串联型结构。当LED灯珠的额定工作电流大于300 mA时,一般选择串联型结构,这种结构的缺点是压降大。安森美的LED驱动芯片拥有最高可升压至60 V 的Boost控制器,Buck芯片则负责控制整个灯串稳定的电流输出,因此安森美的采用Boost-Buck电源结构的LED驱动是这种串联型LED灯串的理想方案,同时安森美的像素灯控制芯片NCV78247和NCV78343也完美地匹配这种串联型的LED灯组。NCV78247集成了12个矩阵开关,每个开关的过电流能力是1 A,含SPI接口。NCV78343也集成了12个矩阵开关,每个开关的过电流能力提升到1.4 A,含UART接口,不但可用于由远近光组成的矩阵灯组,也适用于具有动画效果的转向灯、日行灯、格栅灯、造型灯等场景。

  当LED灯珠额定工作电流小于100 mA时,一般选择并联型驱动,这种结构的LED灯串总的额定工作电流将会是所有灯串的累加,由于采用并联结构,所以每路压降都保持相同。因此,它不需要Boost升压电路,在输入端匹配一个Buck 转换器来稳定总输入电压,然后采用多路线性恒流源来负责LED的稳定驱动电流。安森美提供相应的NCV7685。

  这类灯属于信号灯,用于提醒周围车辆和行人,本车即将要发生的驾驶意图,包括转弯、刹车、驻车等,同时车身上的各种造型也可作为汽车身份的一种标识,工作电流一般小于100 mA。车后组合灯有这些高阶功能:增强型停车灯、尾灯、转向灯是动态的分段式灯光信号,创新的车灯造型可实现以光束打造品牌、迎宾、动画等效果,可驱动单串、多串LED灯珠,更高能效,更少损耗,并含安全诊断功能。安森美提供单通道和多通道LED线所示,单通道预驱动芯片有NCV7691/92,多通道预驱动芯片有NCV7693,多通道直接驱动芯片有专用于刹车、停车的NCV7683,以及带I2C接口的NCV7685。

  ,提供稳定的线路LED灯串,所以可组合成动态的开关效果。NCV7683和NCV7685是8通道线性电流源,集成功率开关,每个通道的电流驱动能力分别是100 mA和60 mA。NCV7685有两种工作模式:标准模式下,通过外围电路设置芯片的各项参数,无需单片机介入,但只能进行简单的开关操作;I2C模式下,单片机通过I2C接口配置芯片的各项参数,可实现多样的LED灯串动画效果。

  这是在简单车灯应用中的高性价比方案,设计人员可根据下表的关键参数为应用匹配最适合的器件。这些LED恒流调节器在宽电压范围内提供恒定的电流,从而实现恒定的亮度。高温条件下,负温系数可保护LED。

  汽车外部照明为进一步提升用户体验和安全开辟了道路,品牌等效和造型日益多样的选择,及可靠性的提升,都在不断拓宽汽车外部照明的新境界。安森美针对前照灯、矩阵/像素灯、车后组合灯都提供相应的半导体方案,具备高能效、高集成度、高可靠性,且平台化设计实现扩展性和灵活性,助力设计人员创新并简化和加快开发。安森美的智能电源配以智能感知技术,为提升道路安全铺平道路。

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