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(多图) 汽车照明电源设计

电子设计工程 中集车辆(集团)新疆有限公司 戴勇?? 2010年08月11日 ?? 收藏0

  发光二极管(LED)和冷阴极荧光灯(CCFL)逐渐成为了汽车照明的普通光源。这些光源关键优势是具有较长的使用寿命和更高效率。白炽灯的典型寿命为 10 000 h,而荧光灯可达50 000 h,LED则高达100 000 h。使用寿命的延长提高了可靠性,减少了维护工作,降低服务成本。? LED还具有低工作电压、低电磁辐射、抗机械应力强、形状设计灵活、工作温度范围宽和亮度调节范围宽等特点。随着LED技术的发展,用其取代其他电源技术的趋势更加明显,但是,就目前应用情况,CCFL仍占据某些应用领域,如大屏幕背光以及那些需要大功率非聚焦光源的场合。

  CCFL和LED光源需要适当的供电电源,而且,不同技术具有不同的特殊要求,电源必须提供特别的应用和功能。这里,针对不同的汽车内部和外部照明装置,为LED和CCFL光源提供了多种电源解决方案。

  1 汽车内部照明

  汽车内部照明应用包括仪表盘和仪表盘背光、顶灯和地图灯、安装在门上或车体上的开门灯以及背光。所有内部的照明应用都可使用LED作为光源。地图灯和顶灯通常使用一个高亮度LED,仪表盘和开门灯通常需要一个以上的LED串联实现。串行连接有利于避免不同LED的电流(对应颜色)失配。所有应用都需要一个集成了亮度调节功能的恒流源。

  1.1 基于MAXl6800的汽车内部照明设计

  图1为MAXl6800典型的调光应用电路。MAXl6800具有高输入电压范围(达40 V),可直接连接到汽车电池而不需要保护器件,保护器件一般用来抵御电池负载变化带来的浪涌电压。MAxl6800能够为LED提供恒定电流,电流值可以通过与LED串联的检流电阻RSENSE设置。为了提高电流设置精度,提高对外部噪声的抑制能力,MAXl6800采用差分电流检测输入方式。

MAXl6800典型的调光应用电路

  LED的色度随其电流的变化而改变,因此调整LED亮度的最好方法是通过脉宽调制(PWM)信号对一个固定电流进行斩波实现,而不是改变电流的实际幅度。 MAXl6800通过在器件的使能输入引脚作用一个PWM信号来调整LED亮度。通过LED的电流按照PWM信号的频率开启和关断。

  电磁干扰(EMI)抑制在汽车应用中非常重要,这一设计要求与不产生EMI同等重要。对LED电流进行通、断控制时无论如何都会产生EMI辐射。因此,为了降低PWM调光时的EMI,MAXl6800集成了波形整形电路,以便平滑开关信号的边沿。

  1.2 基于MAX16805/MAXl6806的汽车内部照明设计

  由于很多照明系统没有可利用的微控制器产生PWM调光信号,因此可采用MAXl6805/MAXl6806型LED驱动器。这两款器件均由内部产生PWM 信号,PWM信号由加在DIM输入引脚的外部模拟电压设置。不采用模拟调光时,MAXl6806有一个开关输入(SW),该开关输入不仅检测开关状态,并具有去抖功能,为开关提供湿电流。图2为MAXl6805/MAXl6806典型应用电路。

MAXl6805

  汽车照明应用中,必须密切监测LED的温度,这对于空间紧凑,特别是散热条件较差的系统特别重要。LED过热会降低LED的使用寿命,从而减弱该类光源的关键优势。但通过短时间调低LED亮度,在大多数应用中可避免过热现象。因此MAXl6806为外部温度传感器提供一个输入端。当检测到过热时,该器件可以调低亮度,直到温度恢复到可以接受的范围。温度和亮度调节门限可以通过串口编程,并存储到EEPROM。该功能省去昂贵的大尺寸散热器。 MAXl6805/MAXl6806的内部基准用于监测反馈回路的LED电流,并通过串口调整。因此,实际应用中可对各路LED使用固定的检流电阻,简化设备生产并降低成本。

  2 背光显示

  液晶显示器(LCD)广泛用于仪表盘、车载计算机、广播、导航系统以及娱乐系统。但背光照明需要将光散射到尽量大的面积,而不是产生聚焦光束。传统上,由于CCFL背光效率高、温度低并可提供较高的光照功率,LCD屏主要采用CCFL作为背光源。虽然CCFL控制器在汽车电子以外的领域应用非常成功(例如 LCD TV或计算机监视器),但汽车环境下的设计具有特殊的挑战和需求。

CCFL灯管电源电路

  由于基本的CCFL电路中包含有外部晶体管、变压器和灯管,CCFL架构存在EMI辐射源。图3给出利用DS388l CCFL控制器构建的CCFL灯管电源电路,该设计优化于汽车应用环境。DS388l利用扩展频谱和频率偏移技术大大降低了EMI辐射,并把噪声频谱搬移到系统不敏感的频段,从而克服了EMI辐射。


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