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2018年05月30日 | 第三刹车灯：CHMSL设计方案
2018-05-30
CHMSL代表中央高位刹车灯，安装在车辆左侧和右侧制动车灯（也称为刹车灯）的上方。根据美国国家高速公路交通安全管理局的规定，当刹车系统工作时，CHMSL要向后方司机提供明显确切的信息，告诉他们必须放慢车速。由于CHMSL安装在左右刹车灯之外，因此也被称为“第三刹车灯”。除了做制动车灯功能之外，某些车辆（如皮卡车）还具有集成在CHMSL中的倒车灯。
使用分立组件的CHMSL安装应用
在现代车辆中，CHSMSL内部的照明灯主要以发光二极管（LED）灯串为基础。用晶体管电路驱动CHMSL中的LED灯串。与开关电路相反，CHMSL LED驱动器电路通常是线性电路; 也就是说，LED由晶体管工作在其线性区域的电路驱动。
设计人员通常使用分立的电阻和低端双极结型晶体管（BJT）来实现CHMSL模块里基于分立元器件的LED驱动器电路。图1展示了一个用于CHMSL的分立LED驱动电路例子。 在该电路中，CHMSL由两个LED串组成，其中每个串都建立在两个串联的红色LED之上。 BJT位于LED的下侧。
散热性的考虑
设计线性LED驱动器电路时必须考虑散热性能。电路设计和组件选择必须确保组件不会达到造成损坏的温度点。根据图1的原理图，你可以看到随着电源电压的增加，BJT和电阻两端的电压也增加，从而增加了这些组件的功耗。 更多的功耗意味着更高的温度。 因此，在线性LED驱动器应用中，控制输入电压范围有助于解决大部分散热问题。
要分析图1中的原理图的散热问题，请思考一个实例，，CHMSL LED的总电流为90mA，因此每个LED串均以45mA电流驱动。 使用16V电源电压，由公式1计算得BJT上的最大压降为9V：
公式2计算得BJT的最大功耗为0.81W：
假设最高工作环境温度为85°C，并且在热阻为80°C / W的小外形晶体管（SOT）-223封装中使用BJT，则等式3计算的最大BJT结温为：
该计算表明结温非常接近标准最大允许结温150°C。
为了提高电路的散热性能，使用两个并联晶体管分散功耗，即使在最坏情况下，最高温度也能保持在150°C以下，如公式4所示：
当使用具有更高热阻的不同BJT封装类型时，需要更多的BJT来分配功耗。并联晶体管的数量和尺寸主要基于LED电流和晶体管允许的最大功耗。
采用集成LED驱动器IC的CHMSL安装应用
驱动LED的另一种方式是使用特定的线性LED驱动器集成电路（IC），如德州仪器的TPS92610-Q1，如图2所示。在这种IC驱动器中，晶体管和晶体管驱动器电路都集成在IC之内。 晶体管仍在其线性区域内工作。 由于所有组件都集成在IC内部，因此您只需要IC和一个检测电阻即可实现此解决方案。
图2：TPS92610-Q1集成LED驱动电路
再次考虑散热性
让我们来看看这种设计中的散热性问题。具体来讲就是IC的结温。在16V电源电压下，公式5计算IC上最大压降为11V：
假设IC具有相同的90mA电流，IC上的最大电压降为11V，热阻为52°C / W，则等式6计算最大结温：
136.5°C远低于150°C的最大规定IC结温。 因此，您只需要一个驱动器IC就可以操作示例中的CHMSL LED灯串。
集成解决方案的优势
集成解决方案的一个明显优势是较分立解决方案的组件数量减少。减少电路板上元件的数量将会显著降低空间需求。
另一个关键优势是整个温度范围内的电流调节精度。随着LED的正向电压随温度变化，驱动器IC可以使IC中的电流保持恒定。 这与图1所示的分立电路相反，它不能随着温度变化调节LED中的电流。
基于线性LED驱动器IC解决方案的第三个优势是其具有诊断功能，可以检测LED电路故障，如LED开路和短路，并将故障通知驾驶员。
最后，当考虑组件的数量和每个组件的成本时，图2所示的应用可能比图1中的便宜。
更多信息
中心高位刹车灯（CHMSL）汽车线性LED驱动器参考设计是用于驱动CHMSL LED灯串的集成解决方案，包括制动和倒车灯。通过向其供电线路供电，能够独立控制每盏灯。该设计使用三款符合汽车行业标准的TPS92610-Q1 线性LED驱动器，可实现低的材料成本功能丰富的解决方案。
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