从效率分析如何选择汽车LED照明驱动.ppt

从效率分析如何选择汽车照明驱动 2012 09 02 目录 一引言二常见驱动分析三总结 一引言 由于LED本身的一些特性 要保证LED的寿命及在各种复杂的环境下能保持亮的的一致性 需要一种合理的驱动方式 目前用的最多的是恒流驱动 考虑到负载功率的大小和成本的高低 就得选择一个性价比高的驱动模式 如果盲目的追求恒流驱动 则会导致品质过剩 本文重点介绍汽车照明最常用的三种LED驱动工作原理及优点和缺点 二常见驱动分析 2 1电阻限流电路 简图如图1所示 二常见驱动分析 电阻限流也是行业内出现最早 最简单的驱动电路 功率按式1 1计算 Pin PR P负载1 1其中 Vin 电路输入电压 Vf 负载LED压降 VR 负载电阻总的压降 即总的损耗 VR Vin nVf I 回路电流 Pin 总的输入功率 VinxI PR 损耗功率 VRxI P负载 负载功率 nVfxI 二常见驱动分析 性能分析 以12V车系为例 工作电压为DC9V DC16V 从式中可以看出 当电路参数设计好以后 Vf R为定值 暂不考虑温漂 Vin和I成正比 当车身电压波动时 通过LED的电流也会随着变化 直接影响到LED的使用寿命 通过式1 1可以计算出效率公式 nVf Vin 电阻限流效率很低 以红光 二常见驱动分析 LED为例 Vf 2 0V 为了可靠性实验中的过电压测试 负载一般为三颗一串 Vin 14V 可以计算出效率仅为40 左右 考虑到全电压范围的工作模式 效率会更低 直接影响到了LED的使用寿命和发光效率 二常见驱动分析 2 2线性调节恒流驱动由有本人对TI的TL4242用的比较多 所以以TL4242为例 电路简图如图2所示 二常见驱动分析 功率按式2 1计算 Pin P损耗 P负载2 1其中 Pin 总的输入功率 VinxI Vin 电路输入电压 Vf 负载LED压降 I 回路电流 输出电流等于输入电流 P损耗 IC损耗功率 Rf 反馈电阻 二常见驱动分析 性能分析 以12V车系为例 工作电压为DC9V DC16V 只要设定Rf后 只要电压波动在IC规定的范围内波动 保证Vin nVf 1 I都是恒定的 效率公式为 nVf Vin 从式中看出 nVf和Vin接近时效率是最高的 由于输出电流是恒定的 设计电路时可以选择一个合适的负载电压nVf 使效率达到最高 以后灯最常用的红光LED为例 负载4颗一串 二常见驱动分析 在DC14V时效率可以达到50 以上 如果5颗一串 输入9V时 灯具就会失效 目前白光LED的Vf基本都在3V以上 2颗一串效率会更低 3颗一串就无法驱动 从式2 1可以看到 不需要的功率都被IC转化为热能消耗 所以当Vf很低是IC发热很严重 为了保证可靠性 比如是白光LED的话可以在负载加一个损耗电阻R 如图3 通过R的分压 可以使IC的发热量降低 次IC在 二常见驱动分析 后灯使用比较普遍 IC有一个PWM口 很方便用进行调光 位置灯和制动灯复用是很方便 二常见驱动分析 2 3PWM恒流驱动由有本人对超科的AT9919 BUCK 用的比较多 所以以AT9919为例 其它拓扑 BOOST BUCK BOOST 的分析方法大致一样 这里不在做介绍电路简图如图4所示 二常见驱动分析 二常见驱动分析 性能分析 以24V车系为例 工作电压为DC18V DC32V 功率按式3 1计算 Pin P损耗 P负载3 1PWM恒流驱动的最大优势是输入功率会随着输出功率进行自我调节 一般IC的效率都会达到90 以上 主要的功率损耗是电路走哦那个的一些功率器件 比如 二常见驱动分析 功率电感 N mos 检流电阻 肖特基二极管 电感发热的主要因素是电感的Rdc 选用低阻抗的电阻可以有效的降低电路的损耗 N mos的发热主要取决于三个因素 开关频率 Rds和工作电流 电流越小 MOS的发热也越小 Rds越小 MOS管的损耗概率也就越小 开关频率对MOS的发热影响也较大 开关频率越高 发热越严重 二常见驱动分析 因为MOS的开关损耗比导通损耗更大 该电路选用的频率为230KHZ 但是频率过低 电感的感值会变大 相应体积也会变大 选择合适的器件的话这些损耗都是很低的 在全电压的工作模式下 电流都是恒定的 能够适应车身恶劣的环境 也能够降低整车损耗 唯一不足的地方是会产生严重的EMC问题 会影响到车身其它敏感的 二常见驱动分析 电路 尤其是一些逻辑电路 如图5的滤波模块主要就是EMC的抑制 给车身一个安静的电磁环境 三总结 三种驱动的主要区别如表1所示 三总结 汽车电子的工作环境比较复杂 车身感性负载比较多 在负载突变的过程中不可避免会出现噪声问题 即车身电压会在短时间内突变 不管用那种驱动方式 都要考虑耐车身电压脉冲能力 目前我们最常用的是可恢复保险丝 电容 TVS和可恢复保险丝 电容 压敏电阻这两种组合 来增加LED抗外部浪涌的能力 对一些LED性 三总结 能比较好的产品我们只用陶瓷电容就可以解决问题 其次要主意的是PWM带来的传导骚扰问题 在目前所设计的电路中总结出了共模电感 L型滤波器滤波模块 在汽车设计中最大的难点是散热问题 在以后的文章中再分析散热以及LED头灯的应用 综上所述 对LED驱动选用原则主要遵循以下几个原则 三总结 1 LED颗粒数少 功率小 选用电阻限流 比如室内照明 侧转等 2 LED颗粒少 功率比较大时可用电阻限流也可用线性调节的驱动 由于造型而产生大量LED时 优先选用线性调节恒流驱动 保证大面积LED发光的均匀性 三总结 3 功率比较大 LED颗粒数少 考虑到Emark光源失效 对负载设计时优先设计成一串 用PWM恒流驱动 根据具体的负载电压来选择BUCK BOOST BUCK BOOST拓扑 thanks由于个人能力 文中纰漏太多 望各位大侠指正