用于汽車尾燈的LED驅動器MAX16804實例
摘要: 多數汽車的尾燈和剎車燈采用同一組led,這就要求led工作在兩個不同的亮度等級:剎車時處于全亮狀態,作為尾燈行駛燈時處于10%~25%滿亮度狀態。
多數汽車的尾燈和剎車燈采用同一組led,這就要求led工作在兩個不同的亮度等級:剎車時處于全亮狀態,作為尾燈行駛燈時處于10%~25%滿亮度狀態(可調光)。調光方式最好選擇脈寬調節(PWM),能夠在整個亮度范圍內保持led的色譜。另外,采用內置200Hz振蕩電路的led驅動器可以省去外部PWM信號發生器,簡化設計。
尾燈(可調節led亮度)和剎車燈(全亮狀態)受控于led驅動器的TAIL和STOP輸入,當TAIL端施加電壓時,尾燈led驅動到滿亮度的10%至25%。當STOP端施加電壓(剎車)時,led驅動至滿亮度狀態(無論TAIL端輸入處于何種狀態)。
尾燈驅動器規格
輸入電源電壓(STOP或TAIL與地之間)標稱值為6V~16V,拋負載下可能達到45V。
輸出電壓(VLED)最高可達(VIN-1.4V)。
剎車時輸出電流(led電流)為350mA、240mA或140mA,具體取決于J1設置。
尾燈led電流筒過PWM信號調節在滿亮度的20%。
輸入
STOP:STOP(+)和GND(-)之間作用6V~16V的輸入電壓,以350mA、240mA或140mA連續電流驅動led,電流大小由J1設置。
TAIL:TAIL(+)和GND(-)之間作用6V~16V的輸入電壓,以350mA、240mA或140mA,10%的占空比驅動led,電流大小由J1設置。
輸出
led+:接led陽極。
led-:接led陰極。
電路說明
用于汽車尾燈(STOP和TAIL模式)的led驅動器可以簡單地利用線性led驅動器IC(例如:MAX16804)實現,只需極少的外部元件。圖1給出了對應的電路原理圖,圖2所示為PCB布板。流過led的最大電流由R3或R4設置,受控于J1的連接方式,亮度由PWM信號控制,在IC內部實現該功能。驅動器IC產生200Hz的led電流調節信號,占空比取決于DIM端的電壓,例如:DIM端電壓為0.78V時,尾燈亮度設置在滿亮度的20%。
圖1:MAX16804高亮度led驅動器原理圖
STOP和TAIL輸入通過二級管D1、D2連接到IN引腳。IC可以通過任何一個輸入端供電,輸入之間不會相互影響。D1和D2還可以在汽車電源總線出現尖峰電壓時提供電壓反向保護。電容C4和C3可以旁路STOP電源線上的任何噪聲,為DIM引腳提供保護。
尾燈行駛照明工作模式
從TAIL輸入產生固定的0.78V電壓給DIM端(從+5V穩壓輸出產生),驅動器將該電壓轉換成20%的PWM占空比,進而調節led電流。TAIL模式下的PWM占空比與TAIL端的輸入電壓無關,由電阻分壓器R1/R2設置TAIL模式下的DIM電壓。如果要求占空比設置不等于20%,可按照下式計算相應的DIM電壓(VDIM)。
其中,D為所要求的占空比。
按照式2選擇R1和R2,以滿足DIM電壓的要求。
式中,0.6V為二級管的正向導通電壓,5V為穩壓器輸出,VDIM是所要求的DIM引腳電壓,以滿足PWM占空比的要求。為了避免由于DIM端輸入偏置電流的變化影響DIM電壓,R2選擇在20kΩ左右。
圖2:MAX16804電路的PCB布局
剎車模式
為了得到100%的占空比,DIM電壓需要設置在3.1V以上,STOP端作用輸入電壓時,DIM端通過D3獲得足夠的驅動電壓,確保100%的PWM占空比。此時,無論TAIL端輸入何種電壓,都將以350mA連續電流驅動led。
led電流設置
圖1所示MAX16804電路可以通過跳線J1設置三種不同的電流(140mA、240mA或350mA)。如表1所示:
表1:跳線J1設置三種不同的電流連接方式。
如需不同的電流設置,可按照下式計算檢流電阻(R3或R4)。
式中,0.198V為檢流電壓,IOUT為所要求的led電流,單位為A。
功耗
器件(MAX16804)能夠耗散2.758W的功率,該應用中,STOP模式下功耗最大。按照下式計算最大功耗:
VIN為IN引腳的輸入電壓,VLED為led串的正向導通電壓,350mA是通過跳線J1設置的最大led電流。絕大部分器件功耗通過裸焊盤耗散掉,為了改善散熱,應將裸焊盤焊接在同等面積的電路板焊盤上,并使用多個過孔連接裸焊盤與地層的覆銅區域。
MAX16804在25℃室溫環境下能夠耗散最大額定功率,當環境溫度較高時所能耗散的功率有所降低。為避免IC進入熱關斷狀態,高溫下應適當降低功耗。
電路連接
led+接led的陽極,led-連接到led的陰極。
為了獲得350mA的led電流,選擇連接J1的引腳1和2。
STOP模式下,電源電壓連接在STOP(+)和GND(-)之間,電壓最小值為6V,比led正向導通電壓至少高出1.4V。
TAIL模式下,移掉STOP電源,將電源電壓連接在TAIL(+)和GND(-)之間。
測試結果
測試時,最大led電流設置在350mA和240mA。STOP模式下,led處于滿亮度狀態,在STOP與地之間作用電源電壓后,led電流將很快上升到設置值(350mA或240mA)。以連續電流驅動led,不存在過沖。
TAIL模式下,200Hz、20%占空比的PWM控制信號只允許1/5周期內有電流流過led,因而降低了led亮度。STOP和TAIL模式下,led電流幅度相同,受限制的上升和下降時間有助于改善EMI指標。
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