現(xiàn)代汽車照明系統(tǒng)的現(xiàn)狀和解決方案

 在當(dāng)今的中高檔汽車中，現(xiàn)代照明理念演繹得越來越淋漓盡致。不管是外部照明還是內(nèi)部照明，都盡顯時尚和個性化，在汽車的不同部分使用了情緒設(shè)置模式來控制“個人空間”的光線顏色和亮度，如駕駛員腳下空間或控制臺的背光
背光

　　屏幕的背景光。常被用于LCD顯示上，其光源可能是白熾燈泡、電光面板(ELP)、發(fā)光二極管(LED)、冷陰極管(CCFL)等。電光面板提供整個表面均勻的光，而其他的背光模組則使用散光器從不均勻的光源中來提供均勻的光線。 　　背光可以是任何一種顏色，單色液晶通常有黃、綠、藍(lán)、白等背光。而彩色顯示采用白色白光，因其涵蓋最多色光。 [全文]

等。 這類汽車照明采用新型光源
光源
　　光源產(chǎn)品具有LED顯示、體積小、重量輕、易攜帶、電池供電、性能價格比高等特點(diǎn)，直觀快速，是一種使用極其簡單方便的測試工具，產(chǎn)品經(jīng)過防震防潮處理，可以在野外惡劣環(huán)境下長時間工作。 [全文]

，在豐富消費(fèi)者體驗(yàn)的同時，也滿足了環(huán)保和節(jié)能的要求。

　　要實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的汽車照明應(yīng)用，必須有相應(yīng)半導(dǎo)體技術(shù)的支持，作為領(lǐng)先的汽車照明解決方案供應(yīng)商，安森美半導(dǎo)體一直在為汽車照明應(yīng)用提供各種通用和專用的高能效器件方案，符合汽車應(yīng)用的嚴(yán)格要求，滿足快速發(fā)展的市場需求。

　　現(xiàn)代汽車照明系統(tǒng)

　　近年來，發(fā)光二極管
二極管

　　二極管又叫半導(dǎo)體二極管、晶體二極管，是最常用的基本電子元件之一。二極管只往一個方向傳送電流，由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的p-n結(jié)構(gòu)成，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場。當(dāng)不存在外加電壓時，由于p-n 結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。 [全文]

(LED)在汽車照明應(yīng)用中大量采用。與白熾燈相比，基于LED的照明系統(tǒng)使用壽命更長，功耗更低，設(shè)計(jì)靈活性更高。這些特性使其非常適合汽車內(nèi)部照明應(yīng)用。此外，隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，涌現(xiàn)出了成本更低、每瓦光輸出更高的白光LED，使LED更適用于汽車內(nèi)部的各種照明應(yīng)用。

　　LED在汽車中的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，如可以設(shè)在車頂內(nèi)飾中，也可能設(shè)在車門下部內(nèi)飾中，將光聚焦在車內(nèi)外的特定區(qū)域。LED還可以集成在門把手、鑰匙孔、踏板、杯架附近，或作為后視鏡上的轉(zhuǎn)向閃燈。發(fā)光指示的形狀可以非常簡單，也可以十分精美，以滿足精確照明，為人們提供便利和美觀，如圖1所示。

圖1：形形色色的汽車照明應(yīng)用。

　　安森美半導(dǎo)體的先進(jìn)汽車照明解決方案

　　安森美半導(dǎo)體一直為汽車照明應(yīng)用提供標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品和定制器件，包括普通燈泡驅(qū)動器解決方案，以及步進(jìn)驅(qū)動器、LED驅(qū)動器和高強(qiáng)度氣體放電燈(HID，如氙燈)驅(qū)動器。在HID驅(qū)動專用集成電路
集成電路

　　集成電路是采用半導(dǎo)體制作工藝，在一塊較小的單晶硅片上制作上許多晶體管及電阻器、電容器等元器件，并按照多層布線或遂道布線的方法將元器件組合成完整的電子電路。它在電路中用字母"IC"(也有用文字符號"N"等)表示。 [全文]

(ASIC)市場，安森美半導(dǎo)體開發(fā)的前照燈水平調(diào)整和旋轉(zhuǎn)步進(jìn)驅(qū)動器已為業(yè)界廣泛采用。在車用LED照明市場，安森美半導(dǎo)體為車內(nèi)外應(yīng)用提供了豐富的產(chǎn)品組合。在圖2所示的汽車照明系統(tǒng)框圖中，安森美半導(dǎo)體都有各種對應(yīng)的產(chǎn)品。以下將介紹幾種主要解決方案。

圖2：汽車照明系統(tǒng)框圖。

　　1. 前照燈步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器

　　當(dāng)今的大多數(shù)汽車都配備了遠(yuǎn)光(HB)和近光(LB)功能的鹵素?zé)?，這是前照燈的主要功能。遠(yuǎn)光鹵素?zé)舻湫凸臑?5 W，光輸出約為1,000流明。HID技術(shù)已問世十多年，功耗約為35 W，光輸出約為3,500流明，具有一定的應(yīng)用優(yōu)勢。隨著時間的推移，HID燈已將遠(yuǎn)光功能整合到雙氙燈解決方案中。但是，由于HID的高亮度和眩光會影響駛近車輛的視線，有些國家要求自動調(diào)整近光燈的高度。

　　汽車前照燈的另一個重要方面是高級前照燈系統(tǒng)(AFS)的光束旋轉(zhuǎn)以優(yōu)化能見度曲線，而自適應(yīng)光束調(diào)整((Adaptive Driving Beam，ADB))功能可根據(jù)實(shí)時情況調(diào)整光束。步進(jìn)電機(jī)是AFS和ADB首選的控制器。

　　安森美半導(dǎo)體的AMIS-30623單芯片雙極步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器適用于前照燈的水平調(diào)整和旋轉(zhuǎn)控制。該器件帶有集成的位置控制器和本地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(LIN)接口，可實(shí)現(xiàn)與LIN主機(jī)遠(yuǎn)程連接的專用機(jī)電一體化解決方案設(shè)計(jì)，見圖3。它利用電流、速度、加速度和減速度等可配置參數(shù)，通過總線接收位置指令，并驅(qū)動電機(jī)線圈到所需的位置。AMIS-30623還可以檢測電機(jī)停轉(zhuǎn)。

　　這款器件嵌入了專用有限狀態(tài)機(jī)及為先進(jìn)前照燈系統(tǒng)要求定制的LIN指令集，還集成了無傳感器
傳感器

　　凡是利用一定的物性（物理、化學(xué)、生物）法則、定理、定律、效應(yīng)等把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號的器件。傳感器是測量系統(tǒng)中的一種前置部件，它將輸入變量轉(zhuǎn)換成可供測量的信號”。按照Gopel等的說法是：“傳感器是包括承載體和電路連接的敏感元件”，而“傳感器系統(tǒng)則是組合有某種信息處理(模擬或數(shù)字)能力的系統(tǒng)”。傳感器是傳感系統(tǒng)的一個組成部分，它是被測量信號輸入的第一道關(guān)口。 [全文]

步損檢測功能，既能提高可靠性，也能減少元件數(shù)量和板上空間，降低產(chǎn)品成本。

圖3：采用AMIS-0623的前照燈水平調(diào)整和旋轉(zhuǎn)電路。

　　2. LED前照燈系統(tǒng)電源鎮(zhèn)流器和雙LED驅(qū)動器

　　目前，大多數(shù)汽車仍采用鹵素前照燈方案提供遠(yuǎn)光和近光功能，但未來的趨勢是使用氙燈和LED燈。尤其是可大幅降低前照燈耗電的LED燈應(yīng)用將快速攀升，5年內(nèi)30%的汽車將配備多種LED前照燈功能。LED照明提供了更時尚的選擇，可實(shí)現(xiàn)“即時”照明，并允許從0％到100％的功率進(jìn)行亮度控制。

　　安森美半導(dǎo)體的NCV78663單芯片智能前照燈LED驅(qū)動器是將于2011年推出的新器件，它支持遠(yuǎn)光燈、近光燈、日間行駛燈、位置燈、轉(zhuǎn)向燈及霧燈的單模塊控制。借助集成的數(shù)字調(diào)光、可編程串行外設(shè)接口(SPI)設(shè)置及內(nèi)置診斷功能，NCV78663為前照燈控制提供了一個集成而全面的高能效解決方案。

圖4：NCV78663單芯片智能前照燈LED驅(qū)動器。

　　NCV78663采用降壓/升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，只使用少量外部元件即可實(shí)現(xiàn)LED電流調(diào)節(jié)、恒定均流、高效集成降壓開關(guān)
開關(guān)

　　開關(guān)是最常見的電子元件，功能就是電路的接通和斷開。接通則電流可以通過，反之電流無法通過。在各種電子設(shè)備、家用電器中都可以見到開關(guān)。 [全文]

(高邊)以及高達(dá)2 A的電流；其擴(kuò)展的診斷功能包括：檢測開路或無法驅(qū)動(failing driver)、短路、過電流保護(hù)和單顆LED故障等。此外，該器件還具備熱保護(hù)、通過SPI接口和/或OTP設(shè)置進(jìn)行系統(tǒng)定制、用一個器件完成多項(xiàng)系統(tǒng)配置、無需額外濾波的更好的EMC性能、電池
電池
　　電池是一種能量轉(zhuǎn)化與儲存的裝置，它通過反映將化學(xué)能或者物理能轉(zhuǎn)化為電能。電池即一種化學(xué)電源，它由兩種不同成分的電化學(xué)活性電極分別組成正負(fù)兩極浸泡再能提供媒體傳導(dǎo)作用的電解質(zhì)中，當(dāng)連接在某一外部載體上時，通過轉(zhuǎn)換其內(nèi)部的化學(xué)能來提供電能。 [全文]

低EMC、LED串低EMC等特點(diǎn)。使用NCV78663可以減少外部元件數(shù)量，總能效高于90％。該器件的*估板已經(jīng)推出，見圖5。

圖5：NCV78663*估板。

　　3. HID前照燈全功能專用集成電路

　　HID燈的問世改善了前照燈系統(tǒng)的性能。相對于傳統(tǒng)鹵素?zé)簦琀ID改善了顯色性，具備低功耗、更長使用壽命和更高光輸出的特點(diǎn)。為了支持先進(jìn)的功能，HID前照燈需要高效率的鎮(zhèn)流器和復(fù)雜的控制電路。

　　安森美半導(dǎo)體HID燈控制系統(tǒng)是一個采用8位微控制器
微控制器

　　一個微控制器，（也稱作微處理器或MCU）就是一個小型的計(jì)算機(jī)，它由一系列簡單的電路和一些支持CPU作用的簡單模塊組成，如晶體振蕩器，定時器，看門狗，串行和模擬I / O口等等。芯片里包括非閃爍存儲器和OTP ROM 用來存儲程序，以及一個很小的讀寫程序。 [全文]

或?qū)Ｓ脿顟B(tài)機(jī)的混合模擬/數(shù)字解決方案，見圖6。該器件集成了DC/DC控制器，以及豐富的診斷功能(過壓、欠壓、溫度傳感器
溫度傳感器
　　溫度壓力傳感器是由溫度敏感元件和檢測線路組成的。溫度傳感器從使用的角度大致可分為接觸式和非接觸式兩大類，前者是讓溫度傳感器直接與待測物體接觸，來敏感被測物體溫度的變化，而后者是使溫度傳感器與待測物體離開一定的距離，檢測從待測物體放射出的紅外線，從而達(dá)到測溫的目的。 　　傳統(tǒng)的熱電偶、熱電阻、熱敏電阻及半導(dǎo)體溫度傳感器都是將溫度值經(jīng)過一定的接口電路轉(zhuǎn)換后輸出模擬電壓或電流信號，利用這些電壓或電流信號即可進(jìn)行測量控制。而將模擬溫度傳感器與數(shù)字轉(zhuǎn)換接口電路集成在一起，就成為具有數(shù)字輸出能力的數(shù)字溫度傳感器。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的迅猛發(fā)展，半導(dǎo)體溫度傳感器與相應(yīng)的轉(zhuǎn)換電路、接口電路以及各種其它功能電路逐漸集成在一起，形成了功能強(qiáng)大、精確、價廉的數(shù)字溫度傳感器。 [全文]

、壽命計(jì)數(shù)器)、各種通信接口(LIN、SPI)，支持35 W(D1/D2/D3/D4)和25 W(D5)燈。

圖6：HID前照燈全功能專用集成電路。

　　4. 車用LED組合尾燈線性電流穩(wěn)流和控制器

　　目前，汽車組合尾燈(RCL)越來越多地采用LED燈體組，不僅外形美觀、光效高，更有助于后車清晰地看到前車的行駛狀態(tài)。

　　安森美半導(dǎo)體的NCV7680是一款線性穩(wěn)流及控制器，可以單芯片為組合尾燈供電，提供更佳的性能和更高的能效，且占位面積比市場上的方案更小。該器件包括8個線性可編程恒流源，適用于汽車固態(tài)組合尾燈(RCL)的穩(wěn)流和控制，支持高達(dá)每通道75 mA的發(fā)光二極管
發(fā)光二極管

　　發(fā)光二極管通常稱為LED，能完成數(shù)十種不同的工作，并且在各種設(shè)備中都能找到它們的身影。例如它們可以組成電子鐘表 表盤上的數(shù)字，從遙控器 傳輸信息，為手表表盤照明并在設(shè)備開啟時向您發(fā)出提示。 如果將它們集結(jié)在一起，可以組成超大電視屏幕上的圖像，或是用于點(diǎn)亮交通信號燈。 [全文]

(LED)驅(qū)動電流。

　　NCV7680集成了眾多功能，支持兩個亮度等級，一級用于停車，另一級用于尾部照明。如果需要，也可使用可選的脈寬調(diào)制(PWM)控制。系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員只需使用一個外部電阻
電阻

　　電阻，物質(zhì)對電流的阻礙作用就叫該物質(zhì)的電阻。電阻小的物質(zhì)稱為電導(dǎo)體，簡稱導(dǎo)體。電阻大的物質(zhì)稱為電絕緣體，簡稱絕緣體。 [全文]

設(shè)定輸出電流(整體設(shè)定點(diǎn))。另外，針對要求大電流的設(shè)計(jì)，可選的外部鎮(zhèn)流器場效應(yīng)晶體管
晶體管
　　晶體管是由三層雜質(zhì)半導(dǎo)體構(gòu)成的器件，有三個電極，所以又稱為半導(dǎo)體三極管，晶體三極管等，可以用于檢波、整流、放大、開關(guān)、穩(wěn)壓、信號調(diào)制和許多其它功能。 [全文]

(FET)可以根據(jù)設(shè)計(jì)所需的高電流進(jìn)行功率分配。延遲的功率極限降低了在過電壓狀態(tài)下的驅(qū)動電流。這對于沒有外部FET的低電流應(yīng)用來說十分重要。

　　該器件的典型應(yīng)用包括組合尾燈、日間行車燈(DRL)、霧燈、中央高位剎車燈(CHMSL)陣列、轉(zhuǎn)向信號燈和其他外部調(diào)制應(yīng)用、液晶顯示器(LCD)背光、照明模塊等。與分立方案相比，該器件可更好地匹配LED輸出，開漏輸出功能的開路LED串診斷，易于發(fā)現(xiàn)故障。

圖7：采用外部FET晶體管鎮(zhèn)流器的應(yīng)用電路。

　　總結(jié)

　　安森美半導(dǎo)體一直在利用其先進(jìn)汽車工藝技術(shù)為汽車照明應(yīng)用提供各種標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品和定制器件。除了上述介紹的一些方案，還有采用線性和開關(guān)電源
開關(guān)電源

　　開關(guān)電源1是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。開關(guān)電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點(diǎn)上，反而高于開關(guān)電源，這一點(diǎn)稱為成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)日益向低輸出電力端移動，這為開關(guān)電源提供了廣闊的發(fā)展空間 [全文]

(SMPS)的LED驅(qū)動器、LED電流穩(wěn)流器、中央高位剎車燈恒流穩(wěn)壓器
穩(wěn)壓器
　　穩(wěn)壓器就是用來提供負(fù)載電流，能使穩(wěn)定電壓的設(shè)備。穩(wěn)壓器通過誤差放大器的連接和對反向輸入端的分壓電阻進(jìn)行采樣，最終使同相輸入端連接到一個參考電壓上。 [全文]

等業(yè)界領(lǐng)先的產(chǎn)品和解決方案。

　　與采用先進(jìn)汽車工藝技術(shù)的各種汽車應(yīng)用產(chǎn)品一樣，所有這些集成電路均符合汽車可靠性和溫度等規(guī)范和環(huán)保要求，同時能夠滿足人們對車內(nèi)照明控制、前照燈、后組合燈、霧燈、示廓燈，尤其是新光源等方面越來越高的要求，讓駕駛者充分體驗(yàn)到照明所帶來的舒適性和樂趣。