隨著LED應用技術的不斷提高和成本的逐步下降， LED燈在汽車電子上經(jīng)過近年來的技術驗證、概念車展示等初步設想階段之后，越來越接近大范圍應用于量產(chǎn)車系統(tǒng)中的美好前景。從奧迪R8電子系統(tǒng)全面使用LED燈開始，到奔馳、寶馬、凱迪拉克、豐田等公司也推出了自己的LED燈替代傳統(tǒng)白熾光、HID燈的汽車車型，各種五彩繽紛的LED燈具為新型車增色不少，吸引了廣大消費者的眼球，同時，也為未來的汽車設計提供了一個新的亮點，相信不久會有更多的汽車廠家會將LED燈作為汽車照明、指示、背光和裝飾的首選。
LED適合于汽車電子的各種照明應用，包括大燈(遠光燈和近光燈)，霧燈，尾燈，剎車燈，轉向信號燈，白天行車燈，踏板照明燈，車內(nèi)照明燈，示寬燈，導航，娛樂系統(tǒng)，儀表背光燈及指示燈等。LED燈應用于汽車系統(tǒng)中主要有以下幾點優(yōu)勢：第一，顏色飽和度高，使輸出光線更加清晰柔和，符合汽車大燈應用的特點;第二，使用壽命長，經(jīng)久耐用，抗震性強，可超過10000小時，而傳統(tǒng)鹵素燈壽命一般在300小時左右;第三，效率高，較少額外損耗，比起傳統(tǒng)燈的復雜散熱系統(tǒng)，可以看出LED燈的熱損耗要小得多，轉換效率可達到85%以上，尤其適合未來汽車注重節(jié)能的設計理念;第四，響應速度快，不同于傳統(tǒng)白熾光，HID燈需要較長的驅動點亮延遲，更實時反映車況和路況，留給駕駛者更長的判斷時間，減少汽車安全事故;第五，體積小，重量輕，,可以實現(xiàn)更小巧精致的燈具，為其他的車型設計節(jié)約更多空間;第六，LED燈屬于但色性很好的光源，沒有紅外線，紫外線等其他光線，熱量、輻射很少，適合汽車室內(nèi)照明、背光應用需求。
LED燈在汽車中的使用，目前主要集中在大燈、尾燈、照明燈、車載GPS背光等的使用上，尤其是尾燈，大約占整個市場的10%。
五大技術挑戰(zhàn)
國內(nèi)車用LED的規(guī)模目前僅占汽車光源市場10%左右的小份額,目前主要還是比較集中在高端車應用中。盡管LED燈成本在持續(xù)下降，但要做到與傳統(tǒng)光源不相上下，還需要在質(zhì)量和產(chǎn)量上逐步提高，才能降低LED成本，擴大LED的汽車電子市場占有份額。
成本高并非是延緩LED燈在汽車電子應用的唯一因素，一些技術性能方面的難題也是需要去解決的，比如單個LED的光照強度仍顯不足，這就不能夠隨意減少LED的數(shù)目去縮小燈具體積;同時較小的體積不利于光源散熱，這就需要LED廠家做好產(chǎn)品的熱管理，才能將LED的優(yōu)勢發(fā)揮得更充分，無論對于LED的壽命或演色性都能提供較佳的狀態(tài)，否則只能是適得其反，降低了產(chǎn)品質(zhì)量;LED驅動系統(tǒng)的轉換效率也是目前比較關鍵的問題點，在大功率應用中很多方案在兼顧成本的同時轉換效率并不高;還有目前我國LED燈應用在汽車電子都屬于高端車，而高端車都大部分在國外汽車廠商控制，國外廠家對LED供應商的選擇和認證非?？量?，國內(nèi)LED企業(yè)很難進入其供應鏈中;再有我國的LED燈生產(chǎn)水平大部分還停留在民用產(chǎn)品的要求范圍內(nèi)，很難達到汽車級應用標準，即使達到汽車級應用的一些廠家可能生產(chǎn)能力及保證產(chǎn)品一致性等方面也不一定夠，很難滿足量產(chǎn)汽車的大批量高質(zhì)量的需求。
因此LED燈要想加快在整個汽車光源上的占有率，必須首先在這些問題上加大解決力度，如上所述的熱管理問題、生產(chǎn)成本及產(chǎn)品一致性問題等等。
汽車要求分立式LED驅動電源
用恒壓源驅動不能保證LED亮度的一致性，并且影響LED的可靠性、壽命和光衰。因此，LED必須使用恒流源驅動。大多數(shù)LED都有規(guī)定的電流值，可以使用配置為恒流源的線形穩(wěn)壓器來驅動，線性穩(wěn)壓器具有減少零部件數(shù)和降低電磁干擾(EMI)的優(yōu)點，但在效率和熱耗方面有嚴重的弊端，不適合大功率應用，用開關式電源(SMPS)則更適合在各種應用中。
目前采用SMPS模式LED驅動電源是市場主流，同時也分為分離器件組合方式和IC集成方式，IC集成模式如臺灣聚積科技(MacroBlock)、Zetex(Diodes)、TI和NSC等，主要特點是內(nèi)置MOSFET及其驅動電路，同時有些集成了多路驅動、自動調(diào)光和各種保護功能等，應用電路簡單，體積小，易于控制成本，但是由于這種應用驅動電流小，設計不夠靈活，控制精度不高，不能實現(xiàn)升壓模式等原因，在多數(shù)汽車電子應用中有很大局限性，而采用PWM控制芯片及外置MOSFET實現(xiàn)的分離模式則可以實現(xiàn)汽車電子中大功率，高效率以及高穩(wěn)定性的應用，它可以通過不同的拓撲結構，結合LED對電壓，電流和功率的需求，實現(xiàn)符合系統(tǒng)的整體目標。在成本上也會隨著用量逐步降低。
歐洲前裝市場主流方案
目前MCU+MCP1630方案應用在歐洲應用相當廣泛，占歐洲前裝市場70%以上的市場，主要應用在大燈(遠光燈)、尾燈、閃燈等應用，該芯片以其高可靠性能，高效率，靈活的功能，高性價比在汽車電子LED驅動應用中樹立了很好的口碑，為國外一些大廠商LED驅動的首選，同時，隨著用量的不斷增大，MCP1630成本優(yōu)勢也在越來越明顯，完全可以在中低端車型中應用，更好地解決LED驅動中的熱管理、效率、產(chǎn)品一致性等問題。
MCP1630 是可用來開發(fā)智能電源的一種高速脈寬調(diào)制器。MCP1630在峰值電流模式下可以達到1MHz頻率，CMOS輸出驅動器可以直接控制MOSFET驅動器或者低端N溝道MOSFET，可提供外部參考電源，靈活實現(xiàn)輸出電壓及電流調(diào)節(jié)設置;內(nèi)部高速比較器，高速帶寬/誤差放大器可以實現(xiàn)更快更精確的電流檢測，同時集成了過溫保護、欠壓鎖定功能，更好地實現(xiàn)更好的熱管理。當與單片機配合，它可以通過控制電源系統(tǒng)的占空比以提供穩(wěn)定的輸出電壓或電流。單片機則用來調(diào)整輸出電壓或電流、開關頻率、最大占空比以及可提高電源系統(tǒng)智能化和可調(diào)節(jié)性的其他特性。
在LED驅動系統(tǒng)中，如果電源電壓超出總LED電壓，就需要降壓轉換器。如果LED組的電壓超出電源電壓，就需要升壓轉換器。在汽車電源系統(tǒng)中，LED電壓可能高于或低于電源電壓，這樣，就應該采用降壓/升壓或單端初級電感轉換器(SEPIC)等電源拓撲技術。MCP1630能實現(xiàn)以上各種拓撲設計需要。同時秉承Microchip產(chǎn)品的一貫作風(高穩(wěn)定性和產(chǎn)品一致性)，使LED的生產(chǎn)成本和質(zhì)量都得到提高。下面就以Microchip公司的高速PWM芯片MCP1630為例，通過SEPIC拓撲結構去闡述該方案的在汽車電子應用中的適用性。
Microchip推出了采用PIC12F1823+MCP1630的SEPIC拓撲的針對汽車尾燈/閃燈應用DEMO，可實現(xiàn)+9V到+16V的輸入電壓，最高輸出電壓達到55V@350mA，驅動10個1.5WLED燈，同時實現(xiàn)分級調(diào)光、欠壓、過溫保護等功能，轉換效率達85%以上 。
該應用中MCP1630能夠使LED的負載電流在各種因素的影響下都控制在預先設計的水平上，電路將一個基準電壓或電流信號Vref與LED負載電壓或電流信號FB 送入信號控制模塊中進行比較，誤差信號經(jīng)處理后送回初級控制IC中進行處理，當負載電流因各種因素而產(chǎn)生變化時，初級控制IC可以通過控制開關使負載電流回到初始設計值上。通過反饋及過溫檢測，可以很好實現(xiàn)熱管理。
在所采用的拓撲上，SEPIC轉換器的效率雖然不如降壓穩(wěn)壓器或升壓穩(wěn)壓器，但它也有其優(yōu)點,SEPIC同時擁有升壓及降壓的能力，特別適合汽車在冷啟動的時候，電壓有可能低至4.5V左右,而另一方面，在汽車過載等情況下電壓會突升到40V以上的突升突降應用，另一個極受汽車應用關注的優(yōu)點在于其電路中間的電容器，它可為輸入與輸出之間提供非常有效的隔離。當然SEPIC轉換器還有一個明顯的缺點是需要兩個電感器才能運作。本應用中將兩個電感以同心圓方式纏繞成對立的兩個分離元件，既節(jié)約成本又節(jié)約體積。同時MCP1630在峰值電流模式下由于有高速比較器的存在，可以在12ns內(nèi)快速響應，實現(xiàn)快速高精度的電流閉環(huán)。同時PIC12F1823通過AD檢測也能實現(xiàn)電壓檢測，實現(xiàn)高效率控制。
除了可以作為SEPIC拓撲應用，MCP1630同樣可以應用于單獨的升壓/降壓電路中，主要應用于汽車頭燈與日間行車燈等，可以實現(xiàn)LED串聯(lián)，實現(xiàn)更高效控制應用
除了MCP1630應用，Microchip還推出了低成本MCU集成式LED驅動應用方案，如PIC12HV615，PIC16HV785，其內(nèi)部集成了高壓穩(wěn)壓器、高速硬件PWM模塊、比較器、ADC、運放、電壓基準等等，可以實現(xiàn)升壓或者降壓控制，應用于車載設備背光源、儀表背光源、剎車照明燈等小功率應用中，將傳統(tǒng)CCFL背光轉成LED背光。MCU的豐富資源可以實現(xiàn)更多的智能化功能，高度集成的應用降低了成本，也簡化了設計，節(jié)約了空間，同樣有助于克服熱管理，提高效率。但是該應用目前還不太適合在大功率應用中。
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