汽车LED照明系统的挑战和解决方案

用于高亮度汽车灯的升压/降压LED驱动器

汽车照明中为什么要用到升压/降压LED驱动器呢？这是因为电池电压是波动的，在电压波动时，我们需要保持流过LED的电流恒定，升压/降压LED驱动器可以确保无论输入电压高于还是低于输出电压，电流都能保持恒定。这保证了在负载断电和冷启动的时候，和安全有关的照明灯可以保持恒定的亮度。另外，多样化的 LED汽车照明应用也需要不同的LED驱动器拓扑结构。部分汽车灯生产商希望能够有一个LED驱动平台可以适用于不同灯光系统的不同LED配置。升压/降压LED驱动器是大部分高亮度汽车灯光系统的理想驱动器解决方案。

LM3423（图3）是NS公司一款升压/降压LED驱动器芯片，它不仅可以提供快速的调光控制、可靠的保护和故障显示等功能，还可以配置升压、浮动降压及浮动的升压/降压LED驱动器，满足不同的LED车载驱动的要求。

　　 图3 LM3423升压/降压应用原理图

用于LED背光系统的升压LED驱动器

在一般的应用情况下，我们都会采用升压恒流LED驱动器驱动多串数量较多的LED，采用这种配置的LED背光系统可为汽车仪表板及导航系统显示器提供背光。另外，汽车仪表板显示器必须加设调光控制功能，以便控制LED背光灯的亮度。如在周围环境较光亮时可以调高亮度，而在周围环境较暗时，可以调低亮度，以防驾驶者的眼睛无法适应急剧的亮度转变，影响驾驶安全。此外，具有PWM调光功能的控制器必须具有很好的对比度，即具有很好的线性调整度。

PWM信号是串脉冲信号，我们可以通过切换电流开关来控制脉冲的发射，令LED发出超过100Hz的闪光，这样在视觉上我们就会觉得亮度已减，因为人眼会将亮度过滤/平均化。调光功能的好坏是通过调光的占空比来实现的，如果器件的占空比很小，那么调光的范围就会较大，具有更好的线性度。通常有两种方法：一种是模拟的信号调光，另一种是PWM信号的调光。由于模拟调光是通过改变LED的电流实现的，当 LED的电流改变的时候，LED的颜色也会发生变化，所以我们通常会选用PWM调光作为亮度控制方法。采用这种方法时，LED要么导通，要么关断，不会使 LED的颜色发生变化。

LM3423可支持快速调光控制以及"0"停机电流功能，适用于汽车导航系统显示器以及仪表板的LED背光系统（图 4）。它可以确保流过每个灯的电流是一致的，在LED下方串接了一个MOS管作为调光控制的开关。其中，nDIM引脚负责执行输入欠压锁定以及PWM调光功能。每当输入PWM信号时，DDRV引脚便会驱动DIM N-FET，命令串联在一起的LED进行快速开关，以便控制亮度，调光控制频率可以高达50kHz。

图4 LM3423升压LED驱动器

图 5中展示的是调光效果对比，可以看到，在很低的占空比条件下，可以保持同样的开关，流过LED的电流是恒定的。图中显示的调光占空比是0.5%，输入电压为12V，LED的电流为100mA，驱动的数目为每串10个LED。这里的调光频率选择的是230Hz，当周围环境的亮度变暗时，汽车显示器的LED背光便会调低灯光的亮度。如果占空比很小，那么亮度就可以调得很低，在环境亮度很暗的时候，就不会觉得仪表盘的亮度很刺眼。

图5 LM3423调光控制效果对比

使用传统的升压模式的驱动器时会面临一个问题：不管控制器驱动工作与否，其输入和输出之间都一个通路，这种情况下，输入端的电池会对负载有个直流的通路，会造成漏电。当用于车载照明时，汽车在长时间不用的时候，有这个通路就会对电池进行放电。再次启动车辆时，就会发现电池没电了。另外一个问题是，输出端出现短路的时候，会对电池进行放电。即使主开关已经关闭，也不会对输出端的漏电产生影响。针对这种情况，要在输出端加入保险丝，防止出现短路。利用 LM3423可以解决这个问题，有效延长电池的使用寿命。若LED串与地连接，形成短路，由FLT引脚负责驱动的输入端P-FET会随即被关闭，从而令输入路径成为开路，避免了漏电问题。