使用集成線性 LED 驅(qū)動(dòng)器替代分立 LED 電路設(shè)計(jì)
在轉(zhuǎn)向燈、剎車燈和尾燈等汽車照明中，LED 電路設(shè)計(jì)通常采用分立元件，如雙極結(jié)晶體管 (BJT)。分立元件之所以突出有幾個(gè)常見原因：它們簡(jiǎn)單、可靠且便宜。然而，隨著 LED 數(shù)量和項(xiàng)目要求的增加，重新考慮離散設(shè)計(jì)可能是值得的。讓我們探討一些常見的誤解。
離散設(shè)計(jì)很簡(jiǎn)單
LED 是電流驅(qū)動(dòng)設(shè)備。使用晶體管是通過調(diào)節(jié)電流開啟 LED 的最簡(jiǎn)單方法。這些基于晶體管的電路作為基本構(gòu)建塊，可以復(fù)制以驅(qū)動(dòng)跨項(xiàng)目的任意數(shù)量的 LED 燈串，如圖 1 所示。
圖 1：恒流分立 LED 電路
在 LED 數(shù)量較多或要求具有挑戰(zhàn)性的項(xiàng)目中，電路設(shè)計(jì)不僅看起來很擁擠，而且還需要進(jìn)行復(fù)雜的分析。擠滿了 BJT 來驅(qū)動(dòng)多個(gè) LED，后組合燈 (RCL) 模塊可能包括表 1 中列出的規(guī)格。
| 規(guī)格 | 考慮 | 執(zhí)行 | |
|---|---|---|---|
| 功能 | 用于尾燈和停車燈的相同 LED 組 | 調(diào)整亮度級(jí)別以指示模式 | 模擬電流或脈寬調(diào)制 (PWM) 調(diào)光 |
| 電池供電 | 面額：9 V 至 16 V 范圍：6V 至 40V | 穩(wěn)定的輸出電流，同時(shí)承受來自啟動(dòng)/停止、負(fù)載突降等的電壓瞬變。 | 恒流輸出電路（見圖1） |
| 診斷 | 開路 | 檢測(cè)故障并實(shí)施故障響應(yīng) | 單失敗全失敗 (OFAF) 電路 |
表 1：示例 RCL 規(guī)格
使用大量組件（例如圖 2 中的 RCL 示例）會(huì)增加設(shè)計(jì)和制造風(fēng)險(xiǎn)，我們必須仔細(xì)分析電路。
圖 2：分立式尾燈和剎車燈電路示例
分立設(shè)計(jì)是可靠的
穩(wěn)健的 LED 電路設(shè)計(jì)必須考慮電壓、電流和溫度的波動(dòng)。一旦達(dá)到 LED 的正向電壓，電流就會(huì)流動(dòng)；電流的變化按比例改變亮度。然而，超出正向電壓的微小變化會(huì)導(dǎo)致 LED 電流呈指數(shù)增長(zhǎng)；過大的正向電流會(huì)損壞 LED。
我們還必須分析功率和熱耗散。導(dǎo)致溫度升高的因素包括電路的低功率效率、LED 的導(dǎo)通時(shí)間和/或溫暖的環(huán)境。散熱不良會(huì)導(dǎo)致 LED 消耗過多電流，從而導(dǎo)致性能下降。
用于診斷 LED 開路或短路故障的反饋電路可提高系統(tǒng)可靠性。雖然這種電路增加了更多的組件，但還是有優(yōu)勢(shì)的。例如，如果 LED 在 RCL 內(nèi)損壞，則模塊的亮度不再符合市場(chǎng)法規(guī)。車身控制模塊 (BCM) 可能難以區(qū)分來自照明模塊的有效 LED 負(fù)載和單個(gè)開路負(fù)載，如圖 3 所示。如果 LED 損壞，實(shí)施 OFAF 電路將關(guān)閉所有 LED 并使更容易檢測(cè)打開的負(fù)載。OFAF 還可以防止 LED 進(jìn)一步退化。
圖 3：BCM 從 LED 驅(qū)動(dòng)模塊診斷故障
LED 電路必須滿足電磁兼容性 (EMC) 的發(fā)射和大電流注入 (BCI) 抗擾度標(biāo)準(zhǔn)。如果不考慮 EMC，LED 驅(qū)動(dòng)模塊可能會(huì)干擾或受到其他應(yīng)用程序的影響，從而給驅(qū)動(dòng)程序帶來糟糕的體驗(yàn)。
分立設(shè)計(jì)很方便
BJT 是廉價(jià)的商品設(shè)備。然而，當(dāng)在一個(gè) LED 系統(tǒng)中設(shè)計(jì)數(shù)十個(gè)甚至數(shù)百個(gè)時(shí)，組件數(shù)量和系統(tǒng)成本會(huì)增加。考慮到設(shè)計(jì)、調(diào)試和組裝所花費(fèi)的資源，使用集成 LED 驅(qū)動(dòng)器解決方案可以節(jié)省時(shí)間和金錢。
線性 LED 驅(qū)動(dòng)器集成電路 (IC) 的范圍從通用的單通道到特定功能的多通道器件。如圖 4 所示，像TPS92611-Q1 這樣的集成解決方案可以替代圖 2 的 RCL 電路中的多個(gè) BJT 和其他分立元件。
圖 4：TPS92611-Q1 具有連接 OFAF 的故障總線
除了減少組件數(shù)量和系統(tǒng)成本之外，線性 LED 驅(qū)動(dòng)器還提供具有低壓差的恒流輸出，并通過模擬電流或 PWM 調(diào)光提供可調(diào)亮度。熱保護(hù)和短路和開路診斷提供可靠的性能，并且可以跨設(shè)備連接 OFAF 故障總線以確保系統(tǒng)可靠性。與分立解決方案相比，TPS92611-Q1 和其他線性 LED 驅(qū)動(dòng)器還提供強(qiáng)大的 EMC 性能。
LED 驅(qū)動(dòng)器 IC 解決方案是分立電路的一種經(jīng)濟(jì)高效的替代方案，尤其是在具有大量 LED 或復(fù)雜要求的應(yīng)用中。憑借簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)、可靠的性能和成本競(jìng)爭(zhēng)力，現(xiàn)在就停止使用分立電路并改用集成線性LED驅(qū)動(dòng) 。
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