低成本、高可用开启汽车LED照明新时代

2024-06-26 来源：EEWORLD

车用LED灯作为一种新型照明产品，凭借其体积小、亮度高、能耗低、寿命长、环保等优点，有效减少了更换频率、降低了维护成本，在汽车产品上正逐渐替代传统、低效的卤素灯和氙气灯，成为全球汽车照明市场的主流产品。

与此同时，随着自动驾驶、智能网联等技术的普及，汽车LED的应用场景也将进一步拓展，为市场增长提供更多机会。目前汽车LED市场规模持续扩大，主要产品类型包括LED车灯、车内照明、氛围灯等。其中，LED车灯是目前应用非常广泛的产品类型，包括前后大灯组、雾灯等。市场调研公司SkyQuest报告指出，预计未来几年，全球汽车LED市场规模将以年较高的复合增长率实现逐年增长。

从出色的电源转换效率到优异的调光性能，ADI的汽车照明解决方案历经时间和市场的考验，助力工程师们充满信心地应对各种挑战，其主要优势如下：

-低EMI：近二十年来，ADI公司一直提供低EMI解决方案，是低EMI功率解决方案领域的佼佼者。ADI采用率先上市的Silent Switcher®技术（开发于2013年）、针对特定应用的调谐SSFM和创新开关技术，提供出色的EMI性能。

-高效率：ADI的LED驱动器提供优于同类产品的功率转换效率。这一点对于空间受限的设计至关紧要，以便于将LED驱动器安装在大灯、尾灯或侧转指示灯中非常靠近LED总成的位置。高功率转换效率可降低系统的热预算，因此在设计散热器时具有更高的自由度，同时也减小了解决方案的总尺寸。

-宽调光性能：ADI的LED驱动器具备优于竞争产品的调光性能。虽然其他产品给出高调光比规格，但相关参数通常是在理想条件或是特定工作条件下实现的。ADI的LED驱动器通过外部和内部PWM调光以及出色的模拟调光，可在任何条件下提供指定的调光性能。新一代的产品还支持将数字信号用于模拟调光。

-高可靠性：ADI的LED驱动器产品安装在全球数百万个外部和内部汽车插座中，从2010年到2020年，交付的LED驱动器超过5亿个。其中，超过一半的产品部署于汽车应用，专有的半导体工艺、晶圆级光学检测、X射线包装检查，以及对所有功能和规格的全面测试，确保这些应用的故障率低于1 ppm，这已超过行业标准。

矩阵管理器

矩阵式LED大灯，即将LED光源进行矩阵式分区管理。通过行车ECU控制每个LED光源的开关和亮度等。与普通LED车灯相比，矩阵式管理器可以对光源的控制精确到某一指定的灯珠上，而普通的LED灯只能对整租灯珠进行控制，功能性和拓展性差。

汽车大灯的照明系统分为两部分：上面的ECU控制系统包含了LED驱动部分，连接着12伏汽车电池；下面是LED控制灯板，该板包含矩阵管理器，其功能是来控制LED的亮灭，提供动态效果，可适用于前后照明的自适应驾驶光束、顺序转弯、欢迎动画等功能。

ADI公司的外部照明LED驱动器和矩阵管理器融合了先进的开关技术、LED调光和安全特性，旨在降低成本、解除设计限制。这些解决方案可以帮助用户减少降低开发难度加速产品上市，让照明设计师能够专注于探索汽车照明的性能、美感和艺术表现。

与ADI合作了三十多年的技术型授权代理商Excelpoint世健，多年来基于ADI的产品和解决方案组合，打造了多个贴近客户应用需求的解决方案，并获得了市场的认可。针对ADI的矩阵管理器产品，世健资深工程师结合当前市场，推荐适用于汽车前灯的12开关高亮度LED矩阵管理器——MAX25608。

MAX25608单串最多串联12个开关，每串有两个子串、六个系列开关，配置灵活。该芯片具有12个独立控制的N-MOSFET开关，额定电压为14V，导通电阻为0.06Ω，可提供高达1.6A的汽车照明电流，单个电流源可用于为所有串联的LED供电。

打开和关闭每个LED上的旁路开关，就可以调节各个LED。该器件还可以在双串应用中配置，每串串联六个开关，每个开关可以串联连接一个、两个或三个LED。这些器件还允许并联两个开关以此旁路高电流LED。此外，MAX25608还包括一个内部电荷泵，为LED旁路开关的栅极驱动提供电源。

MAX25608系列具有用于串行通信的串行接口（UART），MAX25608/MAX25608C可用于全双工应用，MAX25608B可用于半双工应用，例如CAN收发器。MAX25608在电荷泵时钟上使能扩频，MAX25608B/MAX25608C在电荷泵时钟上禁用扩频，每个开关都可以通过串行接口完全打开、完全关闭或变暗，带或不带淡入淡出转换。

该系列具有开路LED保护以及通过串行接口报告开路和短路LED故障的功能，并且均采用带有裸露焊盘的28 TSSOP引脚封装。它还拥有强大的串行接口，卓越的PWM调光性能，符合汽车AEC-Q100标准，可用于汽车矩阵LED系统以及自适应远光灯等。

灵活的拓扑LED驱动器

由于LED是电流特性敏感的半导体器件，在应用过程中需要对其进行稳定工作状态和保护，从而就有了“LED驱动”的概念。用LED作为显示器或其他照明设备或背光源时需要对其进行恒流驱动，主要就是为了避免驱动电流超出最大额定值而影响其能效和可靠性，而且还要获得预期的亮度要求，保证各个LED亮度、色度的一致性等。

灵活的拓扑LED驱动器可以为汽车的前照明系统、远光灯、近光灯、日间行车灯、净空灯以及转弯灯等提供合适的恒流源。市场上客户对驱动器的要求非常高，设计一款好的电源必须要综合考虑效率转换、有效功率、恒流精度、电源寿命、电磁兼容等因素，因为LED驱动器在照明系统中拥有举足轻重的地位。

Excelpoint世健的工程师对比发现，ADI公司的MAX20090是汽车级高电压、高亮度LED驱动器，适合汽车前灯应用，例如远光灯、近光灯、日间行车灯（DRL）、转向灯、雾灯及其它LED灯，器件利用5V至65V较宽输入电压范围驱动LED灯串，最大输出电压为65V，通过集成节省空间和成本。

器件检测LED灯串高边的输出电流。支持升压、降压、SEPIC模式配置，还支持可编程开关频率（200kHz至2.2MHz）、扩频调制减少EMI噪声等，灵活的结构使设计优化简便。

PWM输入提供高达1000:1的LED调光比，ICTRL输入提供控制器附加模拟调光能力。MAX20090采用节省空间（4mm×4mm）的20引脚TQFN封装、侧边防潮TQFN封装或TSSOP封装。通过故障标识实现短路、过压和热保护等故障诊断，并支持-40°C至+125°C的宽泛工作温度范围，拥有汽车级特性和鲁棒性提高系统可靠性。

降压LED驱动器

降压LED驱动器通过高于LED串总电压的电压来调节LED串中的电流，通过低电阻开关和出色的开关控制实现高效率，在整个模拟调光范围内提供高精度获得出色的EMI，还可以短接到系统地确保安全，轻松适应矩阵或动画应用，比如驾驶员监控系统（DMS）、平视显示器、示廓灯（CLL）以及前后照明系统等。

对此，Excelpoint世健推荐一款高性能、小尺寸、高效的降压LED驱动器MAX2005x，可以有效简化汽车和通用照明设计。MAX20050-MAX20053是适合汽车外部照明应用的高亮度LED（HB LED）驱动器，由完全同步的降压转换器和集成式MOSFET组成，可以使用少量外部组件驱动电流高达2A的LED串联灯串。

该系列通过AEC-Q100认证，拥有汽车级品质，4.5V至65V宽输入电源电压范围支持极端条件下的汽车冷启动和负载突降操作。高低两个开关频率选项（400kHz或2.1MHz）为设计人员提供了优化解决方案尺寸或效率的灵活性，同时避免在AM频段内产生干扰，扩频为设计人员提供了更多选项，有助于从系统层面降低EMI。

MAX20050/ MAX20052利用内部环路补偿尽可能减少组件数量，
MAX20051/MAX20053/MAX20053D则利用外部补偿来实现充分的灵活性。
MAX20050/MAX20051的内部开关频率为400kHz，MAX20052/MAX20053的内部开关频率则为2.1MHz，MAX20051B的扩频已禁用。

高边电流调节意味着只需要与LED灯串进行单一连接，灯串接地可以就地完成。除了PWM调光之外，该芯片还可以使用REFI引脚进行模拟调光。满量程电流调节精度为±2.5%，10%满量程电流调节精度为±8%；5V/10mA LDO输出可用于偏置其他电路。

MAX2005x的故障保护机制包括输出过载、短路和器件过温保护，额定工作温度范围为-40°C至+125°C，并采用带裸露焊盘的散热增强型12引脚（3mm x 3mm）TDFN、14引脚（5mm x 4.4mm）TSSOP和24引脚（4mm x 4mm）TQFN封装。