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led驱动模块在汽车照明中的新机遇

2020-02-07 责任编辑:未填 浏览数:132 181616.COM商惠通

核心提示:寿命长、体积小、功耗低的优势与当今环保车辆的需求完美契合,这也造就了led在汽车照明中的普及。从汽车内部的氛围灯,信号指示灯,数字屏面背光,到汽车外部的转向灯,刹车灯,雾灯以及日行灯,led应用在汽车内外已

寿命长、体积小、功耗低的优势与当今环保车辆的需求完美契合,这也造就了led在汽车照明中的普及。从汽车内部的氛围灯,信号指示灯,数字屏面背光,到汽车外部的转向灯,刹车灯,雾灯以及日行灯,led应用在汽车内外已然随处可见。在不远的将来,led也有望取代以卤素或氙灯为主的大功率前灯。

今天的汽车照明工程师在将led设计得更小,更独特性的同时也面临着提高可靠性,抗电磁干扰,优化热性能等一系列技术挑战。

高可靠性在汽车工程中举足轻重,这一点在汽车外部照明中尤其重要,车辆的状态 (转弯、停车、报警等)都要依靠它。最大化可靠性得一般原则是最少化电路板上的元件数量:元件越少,潜在的故障点就越少,需要的材料也就越少。越简单的设计就越容易调试并推向市场。

此外,随着led系统的缩小,驱动这些系统的相关电子设备也必须随之缩小。实现小型电路板设计的一种常见方法是增加驱动器的开关频率,从而减小相关电感和电容的尺寸。然而,更高的开关频率会造成电磁干扰的陡增;电磁干扰与开关频率呈平方关系,这意味着开关频率加倍会使电磁干扰增加四倍。为了解决这个问题,设计人员在优化电路布局并选择低损耗元件的同时,必须将瞬时电流活跃的敏感环路最小化,这些敏感路径通常包含开关,储能电感和解耦电容。另一种降低电磁干扰的方法是添加金属屏蔽,当然同时成本也会大幅增加,这对价格敏感的照明市场是难以接受的。

再则,虽然led比卤素灯或白炽灯功率更小,但热管理仍是一个大问题,因为它与led的预期寿命直接相关。led以数十万小时的工作寿命闻名于世,但结温过高会使其寿命骤减,车辆可能工作的严酷气候条件,也会使led寿命进一步降低。

图 1. mpm6010汽车模块内部示意图

mps在开发业内最先进的汽车led驱动模块新的 mpm6010-aec1时就考虑到了这些关键问题。这款36v, 1.5a, led模块集成了同步降压与汽车级电感和解耦电容(图1),适用于15w以内的汽车内外照明应用。mpm6010紧凑的3mmx5mm封装极大的简化并缩小了电路板布局,如图2所示,仅需四个外部元件,就可以完全实现led驱动器解决方案。

图 2: mpm6010,1.5a典型应用电路

mpm6010-aec1 采用了mps具有自主知识产权的低rds(on)工艺,该工艺在dc / dc转换器中广受好评。mpm6010-aec1在2.2mhz开关频率下能提供超过90%的效率,有效地防止了led过热。 figure 3 显示了在2.2mhz开关频率下1和2串联led在实际应用中测量的效率。

图 3: mpm6010在2.2mhz, 12v输入时工作

mpm6010-aec1通过减少所需元件的数量来帮助提高系统的可靠性,如图2所示,一个模块代替了一个离散驱动程序的4-6个独立元件。需要指出的是,内部电感符合aec-q200标准,而整个模块已通过aec-q100。

mpm6010将具有瞬态电流的关键回路包裹于模块内部,抗电磁干扰能力因此大大优化,这有助于客户更快更容易的通过cispr25 class 5(汽车电磁兼容标准)。

图 4: mpm6010 cispr25 class 5标准平均辐射

最后,mpm6010-aec1热折返技术通过pwm调光输入(en/dim)引脚或led电流调节反馈引脚(fb)实现led热管理, 图 5 展示了后者的实现原理。当外部热敏电阻的温度达到临界阈值时,led的电流会被节流回来。该热折返电路,加上内置的安全功能,过热保护和led开路、短路检测等模块,在保持led在一个安全的工作范围的同时,可以更好地确保led的使用寿命。

图 5: mpm6010 热折返电路

mpm6010符合aec-q100一级标准,采用3mmx5mmx1.6mm qfn封装,可选择wettable flank以辅助自动光学检测。

汽车制造商为led照明系统提出了严格的性能和尺寸目标,市场趋势表明,这些标准只会随着时间推移变得更加严格。mpm6010等先进的集成驱动模块可以帮助满足诸如高可靠性,抗电磁干扰,优化热性能等产品要求,使其更容易达到系统设计目标,并为新一代更复杂的照明和信号系统铺平道路。
 

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