LED驅動模塊在汽車照明中的新機遇
發布時間:2020-02-05 來源:Allen Y Chen 責任編輯:wenwei
【導讀】隨著LED照明在汽車電子領域的飛速發展,新的LED挑戰也接踵而至。本文介紹了當今照明電源設計師麵臨的主要限製因素,並探討了如何利用MPS新型汽車LED模塊 —— MPM6010-AEC1 解決這些問題。
LED壽命長、體積小、功耗低的優勢與當今環保車輛的需求完美契合,這也造就了LED在汽車照明中的普及。從汽車內部的氛圍燈,信號指示燈,數字屏麵背光,到汽車外部的轉向燈,刹車燈,霧燈以及日行燈,LED應用在汽車內外已然隨處可見。在不遠的將來,LED也有望取代以鹵素或氙燈為主的大功率前燈。
今天的汽車照明工程師在將LED設計得更小,更獨特性的同時也麵臨著提高可靠性,抗電磁幹擾,優化熱性能等一係列技術挑戰。
高可靠性在汽車工程中舉足輕重,這一點在汽車外部照明中尤其重要,車輛的狀態 (轉彎、停車、報警等)都要依靠它。最大化可靠性得一般原則是最少化電路板上的元件數量:元件越少,潛在的故障點就越少,需要的材料也就越少。越簡單的設計就越容易調試並推向市場。
此外,隨著LED係統的縮小,驅動這些係統的相關電子設備也必須隨之縮小。實現小型電路板設計的一種常見方法是增加驅動器的開關頻率,從而減小相關電感和電容的尺寸。然而,更高的開關頻率會造成電磁幹擾的陡增;電dian磁ci幹gan擾rao與yu開kai關guan頻pin率lv呈cheng平ping方fang關guan係xi,這zhe意yi味wei著zhe開kai關guan頻pin率lv加jia倍bei會hui使shi電dian磁ci幹gan擾rao增zeng加jia四si倍bei。為wei了le解jie決jue這zhe個ge問wen題ti,設she計ji人ren員yuan在zai優you化hua電dian路lu布bu局ju並bing選xuan擇ze低di損sun耗hao元yuan件jian的de同tong時shi,必bi須xu將jiang瞬shun時shi電dian流liu活huo躍yue的de敏min感gan環huan路lu最zui小xiao化hua,這zhe些xie敏min感gan路lu徑jing通tong常chang包bao含han開kai關guan,儲chu能neng電dian感gan和he解jie耦ou電dian容rong。另ling一yi種zhong降jiang低di電dian磁ci幹gan擾rao的de方fang法fa是shi添tian加jia金jin屬shu屏ping蔽bi,當dang然ran同tong時shi成cheng本ben也ye會hui大da幅fu增zeng加jia,這zhe對dui價jia格ge敏min感gan的de照zhao明ming市shi場chang是shi難nan以yi接jie受shou的de。
再則,雖然LED比鹵素燈或白熾燈功率更小,但熱管理仍是一個大問題,因為它與LED的預期壽命直接相關。LED以數十萬小時的工作壽命聞名於世,但結溫過高會使其壽命驟減,車輛可能工作的嚴酷氣候條件,也會使LED壽命進一步降低。

圖 1. MPM6010汽車LED驅動模塊內部示意圖
MPS在開發業內最先進的汽車LED驅動模塊新的 MPM6010-AEC1時就考慮到了這些關鍵問題。這款36V, 1.5A, LED模塊集成了同步降壓LED驅動器與汽車級電感和解耦電容(圖1),適用於15W以內的汽車內外照明應用。MPM6010緊湊的3mmx5mm封裝極大的簡化並縮小了電路板布局,如圖2所示,僅需四個外部元件,就可以完全實現LED驅動器解決方案。

圖 2: MPM6010,1.5A典型應用電路
MPM6010-AEC1 采用了MPS具有自主知識產權的低RDS(ON)工藝,該工藝在DC / DC轉換器中廣受好評。MPM6010-AEC1在2.2MHz開關頻率下能提供超過90%的效率,有效地防止了LED過熱。 Figure 3 顯示了在2.2MHz開關頻率下1和2串聯LED在實際應用中測量的效率。

圖 3: MPM6010在2.2MHz, 12V輸入時工作
MPM6010-AEC1通過減少所需元件的數量來幫助提高係統的可靠性,如圖2所示,一個模塊代替了一個離散驅動程序的4-6個獨立元件。需要指出的是,內部電感符合AEC-Q200標準,而整個模塊已通過AEC-Q100。
MPM6010將具有瞬態電流的關鍵回路包裹於模塊內部,抗電磁幹擾能力因此大大優化,這有助於客戶更快更容易的通過CISPR25 Class 5(汽車電磁兼容標準)。

圖 4: MPM6010 CISPR25 Class 5標準平均輻射
最後,MPM6010-AEC1熱折返技術通過PWM調光輸入(EN/DIM)引腳或LED電流調節反饋引腳(FB)實現LED熱管理, 圖 5 展示了後者的實現原理。當外部熱敏電阻的溫度達到臨界閾值時,LED的電流會被節流回來。該熱折返電路,加上內置的安全功能,過熱保護和LED開路、短路檢測等模塊,在保持LED在一個安全的工作範圍的同時,可以更好地確保LED的使用壽命。

圖 5: MPM6010 熱折返電路
MPM6010符合AEC-Q100一級標準,采用3mmx5mmx1.6mm QFN封裝,可選擇Wettable Flank以輔助自動光學檢測。
汽車製造商為LED照明係統提出了嚴格的性能和尺寸目標,市場趨勢表明,這些標準隻會隨著時間推移變得更加嚴格。MPM6010等deng先xian進jin的de集ji成cheng驅qu動dong模mo塊kuai可ke以yi幫bang助zhu滿man足zu諸zhu如ru高gao可ke靠kao性xing,抗kang電dian磁ci幹gan擾rao,優you化hua熱re性xing能neng等deng產chan品pin要yao求qiu,使shi其qi更geng容rong易yi達da到dao係xi統tong設she計ji目mu標biao,並bing為wei新xin一yi代dai更geng複fu雜za的de照zhao明ming和he信xin號hao係xi統tong鋪pu平ping道dao路lu。
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