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  智能汽車照明不斷演變，轉向為基于智能汽車照明LED的方案提高了道路安全性，實現(xiàn)了節(jié)能3-5倍，增強了客戶體驗，提高了創(chuàng)新的燈具設計和可靠性，不斷拓寬了汽車照明的新領域。(onsemi)關注汽車領域的發(fā)展趨勢，不斷推出創(chuàng)新的智能電源和智能感知技術，確保道路安全。它也是汽車照明領域的先驅和領導者。重點關注汽車外部照明的系統(tǒng)應用和安森美定制的半導體方案，包括矩陣/像素燈、造型定制和車聯(lián)萬物(V2X)。

  前照燈及SPI接口LED驅動器模塊

  前照燈包括近光燈、遠光燈、日行燈、示寬燈、轉向燈和霧燈。由于系統(tǒng)總功率非常大，而且集成了很多功能，需要更多的散熱，設計相對復雜，因此，一般會把前照燈的LED驅動電路單獨做成一個模塊，有助于加快研發(fā)周期，平臺化項目管理，可靈活用于多種車輛結構和燈組造型。

  高級LED驅動模塊可最優(yōu)化前大燈性能，能為單個LED燈珠或多個LED燈串供電，可編程，以實現(xiàn)對各類汽車燈光的控制，最小化電能消耗，含安全診斷功能和車載網(wǎng)絡(IVN)。

  安森美的LED驅動模塊具備更高的集成度和可靠性，平臺化設計提供擴展性和靈活性，適用于各種前照燈設計，智能的功能分區(qū)有助于降低成本，還實現(xiàn)獨特的前向照明效果，減少碳排放，有助于電動車增加續(xù)航。

  如圖1是一個前照燈系統(tǒng)中LED驅動電路的框圖，這6通道LED模塊可驅動多組LED燈串，對應遠光燈、近光燈、柱形燈、角燈、轉向燈等，含LED驅動芯片、步進電機驅動芯片、各種傳感器接口、電源及電源管理芯片、接口保護芯片、車聯(lián)網(wǎng)芯片SBC和單片機等，是個可自主工作的小系統(tǒng)。

  圖1：可驅動多組LED串的前照燈模塊

  安森美的單通道LED驅動器系統(tǒng)單芯片(SoC)，集成了車燈所需要的安全與控制功能，比傳統(tǒng)方案簡化了外圍器件，優(yōu)化了電路的設計，可使設計人員快速完成產(chǎn)品設計，非常適用于設計單一功能的LED車燈。

  安森美已開發(fā)了4代SPI-LED驅動產(chǎn)品。第2代是Boost-Buck芯片NCV78763，第3代有多通道的Buck芯片NCV78723和多相Boost芯片NCV78702、NCV78703，最高輸出電壓達60 V，是目前市面上同類型產(chǎn)品中電壓輸出能力最高的，第3.5代是多通道同步整流Buck芯片NCV78825，驅動電流能力可達3 A，也是目前市面上同類型產(chǎn)品中電流驅動能力最大的。第3代以后的產(chǎn)品適用于3組以上的LED燈串。

  圖2：安森美的SPI-LED驅動產(chǎn)品選型圖

  如果采用兩顆NCV78763 ，可驅動4個不同的LED燈串，將兩個Boost并聯(lián)，可輸出更大功率，但這只是一種簡單的功率加成，對于驅動更大功率的LED燈組，推薦采用多相交替工作的Boost芯片。在實際應用中，一顆NCV78702/NCV78703可配合多顆NCV78723，可驅動4到12個不同功率的LED燈串，全面覆蓋遠光、近光、柱形、轉向、角燈、霧燈等功能。

  在此基礎上，若再加上采用同步整流Buck技術的NCV78825，可驅動更大功率的LED燈珠，提升系統(tǒng)能效，減少發(fā)熱。

  Boost-Buck電源結構的優(yōu)勢

  Boost作為穩(wěn)定的電壓源，可保障多顆LED燈串所累加起來的壓降需求。Buck作為穩(wěn)定的電流源，直接驅動LED發(fā)光，由于電流源不受負載電壓瞬變的影響，可實現(xiàn)快速的開關切換，在自適應遠光燈(ADB)矩陣/像素燈組中，有非常出色的表現(xiàn)。

  這種架構還有利于平臺化的設計，可任意搭配4到12組LED燈串，高度集成可減少外圍器件數(shù)和物料單(BOM)成本，SPI通信和診斷功能提高設計安全性。

  用于矩陣/像素前照燈的像素控制器

  矩陣/像素燈組是一種汽車先進前照明系統(tǒng)，可增強前向的照明視覺，不僅服務于駕駛員，也適用于周圍的交通環(huán)境如防眩光、隨動轉向、照亮障礙物、行人規(guī)避等。

  光束中的單個像素可受控打開/關閉，其中的像素是指LED陣列中的一顆LED燈珠，每個像素都有一個光束照亮的區(qū)域。光束智能照射可適配駕駛意圖和交通環(huán)境，提高安全性。模塊化設計可適配任何架構。

  高級矩陣/像素燈組在多種駕駛場景中使前大燈功能最優(yōu)化，包括照射更長距離，轉彎時光束可切換，同時更清晰地照亮道路中的行人和障礙物，盡量減少對向車輛產(chǎn)生的眩光，可根據(jù)需要控制單顆LED像素的開關，且包含安全診斷和車聯(lián)網(wǎng)等功能。圖4是安森美的像素/矩陣燈組應用框圖的一個例子，由4個LED燈串組成。

  圖3：像素/矩陣燈組應用框圖

  在像素燈控制芯片中，集成了12個旁路開關，每個旁路開關都可獨立控制，我們將每3個旁路開關設定為一組，從而形成4組連接結構，從而靈活地匹配不同的功能模塊如遠光、近光、轉向、日行、格柵、造型燈等。因為不同的LED燈板模塊的驅動電流可能是不同的，這可擴展像素控制芯片的應用場景，不僅僅局限于由遠近光組成的矩陣/像素燈應用，還可實現(xiàn)多組開關的并聯(lián)，使得開關所能承受的電流成倍地增加，以驅動更大功率的LED燈珠。

  LED燈組 – 串聯(lián)型驅動 vs 并聯(lián)型驅動

  在廣泛的車燈中，LED燈組有兩種驅動：串聯(lián)型和并聯(lián)型。上文介紹的矩陣/像素LED燈組是串聯(lián)型結構。當LED燈珠的額定工作電流大于300 mA時，一般選擇串聯(lián)型結構，這種結構的缺點是壓降大。

  安森美的LED驅動芯片擁有最高可升壓至60 V 的Boost控制器，Buck芯片則負責控制整個燈串穩(wěn)定的電流輸出，因此安森美的采用Boost-Buck電源結構的LED驅動是這種串聯(lián)型LED燈串的理想方案，同時安森美的像素燈控制芯片NCV78247和NCV78343也完美地匹配這種串聯(lián)型的LED燈組。

  NCV78247集成了12個矩陣開關，每個開關的過電流能力是1 A，含SPI接口。NCV78343也集成了12個矩陣開關，每個開關的過電流能力提升到1.4 A，含UART接口，不但可用于由遠近光組成的矩陣燈組，也適用于具有動畫效果的轉向燈、日行燈、格柵燈、造型燈等場景。

  當LED燈珠額定工作電流小于100 mA時，一般選擇并聯(lián)型驅動，這種結構的LED燈串總的額定工作電流將會是所有燈串的累加，由于采用并聯(lián)結構，所以每路壓降都保持相同。因此，它不需要Boost升壓電路，在輸入端匹配一個Buck轉換器來穩(wěn)定總輸入電壓，然后采用多路線性恒流源來負責LED的穩(wěn)定驅動電流。安森美提供相應的NCV7685。

  圖4：LED燈組 – 串聯(lián)型驅動vs.并聯(lián)型驅動

  用于車后組合燈(停車燈、尾燈、轉向燈、造型燈)的LED線性驅動器

  這類燈屬于信號燈，用于提醒周圍車輛和行人，本車即將要發(fā)生的駕駛意圖，包括轉彎、剎車、駐車等，同時車身上的各種造型也可作為汽車身份的一種標識，工作電流一般小于100 mA。車后組合燈有這些高階功能：增強型停車燈、尾燈、轉向燈是動態(tài)的分段式燈光信號，創(chuàng)新的車燈造型可實現(xiàn)以光束打造品牌、迎賓、動畫等效果，可驅動單串、多串LED燈珠，更高能效，更少損耗，并含安全診斷功能。

  安森美提供單通道和多通道LED線性驅動器，如圖6所示，單通道預驅動芯片有NCV7691/92，多通道預驅動芯片有NCV7693，多通道直接驅動芯片有專用于剎車、停車的NCV7683，以及帶I2C接口的NCV7685。

  圖5：安森美的LED線性驅動器

  NCV7692和NCV7693是恒流控制器，通過PWM控制信號驅動外置的NPN三極管，提供穩(wěn)定的線性電流。因為NCV7693可控制3路LED燈串，所以可組合成動態(tài)的開關效果。

  NCV7683和NCV7685是8通道線性電流源，集成功率開關，每個通道的電流驅動能力分別是100 mA和60 mA。NCV7685有兩種工作模式：標準模式下，通過外圍電路設置芯片的各項參數(shù)，無需單片機介入，但只能進行簡單的開關操作;I2C模式下，單片機通過I2C接口配置芯片的各項參數(shù)，可實現(xiàn)多樣的LED燈串動畫效果。

  LED恒流調節(jié)器

  這是在簡單車燈應用中的高性價比方案，設計人員可根據(jù)下表的關鍵參數(shù)為應用匹配最適合的器件。這些LED恒流調節(jié)器在寬電壓范圍內(nèi)提供恒定的電流，從而實現(xiàn)恒定的亮度。高溫條件下，負溫系數(shù)可保護LED。

  表：LED恒流調節(jié)器選型

  汽車外部照明為進一步提升用戶體驗和安全開辟了道路，品牌等效和造型日益多樣的選擇，及可靠性的提升，都在不斷拓寬汽車外部照明的新境界。

  安森美針對前照燈、矩陣/像素燈、車后組合燈都提供相應的半導體方案，具備高能效、高集成度、高可靠性，且平臺化設計實現(xiàn)擴展性和靈活性，助力設計人員創(chuàng)新并簡化和加快開發(fā)。安森美的智能電源配以智能感知技術，為提升道路安全鋪平道路。