汽车LED照明方案设计

SEPIC恒流器

SEPIC恒流器是一种单端初级电感转换器。这种恒流器既可用作升压又可用作降压。但线圈间的容抗是其一个缺陷。该电容必须处理转换为适用于LED的电流和电压的全部能量。

当你基本上需要的是一款降压恒流器而在电源线上又可能有过压时，这种类型的恒流器就派上用场。

升压/降压恒流器

一个好的升压LED驱动器的最稳妥最安全的方案是以级联方式将一个升压恒流器和一个降压恒流器组合在一起。这种架构将优化所需的工作降至最少。一个升压恒流器更适合为若干并联的降压恒流器提供电源。

对降低噪声来说，这种作法还是种成效显著的解决之道。它集升压恒流器优异的电压输出与降压恒流器同样优异的电流输出双美于一身。

由高压驱动LED

当电源电压很高，而LED的前向压降(Vf)与之相比要低10到20倍时，会出现由对与LED串接在一起的线圈极短的充电时间引发的问题。快速充电(和放电)将导致低效率。

充放电周期如图4所示，可容易地看出：上升时间(频率)比恒流的基本频率高10到20倍。

实现高效及降低辐射噪声的卓有成效的方法之一是选取一个开关频率以使上升时间与线圈的规范频率相当。当电压相差10到20倍时，应选取比线圈最高效频率低10到20倍的开关频率。

但当电源电压是串联LED前向电压的两倍时，将会得到一个优化方案。被稳定的电流如图5所示，其中，波形相当对称。

借助其独立于电源电压的优势以及电源电压和LED电流间的高度绝缘，还可以将线圈用作变压器。它可替代升压和降压方案，但效率不高。在电感初级和次级绕组间的强磁耦合将提升效率。它具有如下优点：连接LED的任何导线都可短接至地或电源，而不会产生任何危险电流。

开关恒流器产生的电噪

所有的开关恒流器都产生噪声。通用的靠控制电压水平的dc-dc电压稳压器可得到滤波后效果很好的电源。这是通过加在输出端很大的电容器和加快开关频率以提升效率实现的。LED恒流器应采用恒流而非稳压的方法。

早先提到的降压恒流器是一种简单并具成本效益的恒流器，但若物理实现安排的不好，将在LED应用中产生严重的电噪声。PCB布线和所选电缆对控制噪声水平至关重要。

降低噪声的一般规则：
1. 降低开关频率。
2. 连至LED的导线尽量短、电流环尽量小。
3. 若连接LED需要长导线，应加装滤噪器。
4. 采用高速反馈二极管。
5. 将开关晶体管放在PCB中央。
6. 仔细选择电源线所用的电缆及加装的滤噪器。

除这些一般规则外，Melexis还采取措施帮助控制驱动器IC的噪声。在MLX10801和MLX10803驱动器内，将一个伪随机数发生器用于开关频率以将电噪声最小化。

在汽车电子环境下，有若干测试和测试步骤以评估电子模块的相对噪声指标。一个普遍采用的标准和测试步骤是由国际电工委员会(IEC)的分支机构国际无线电干扰专业委员会(CISPR)定义的。

图6是一个可满足CISPR25第5级要求低噪应用的简单原理图。线圈L1的形状大小必须根据开关频率和LED电流确定。为实现这点，我们可利用能从www.melexis.com上下载的软件程序和Excel表格。开关频率应低于150kHz以规避CISPR25约定的最低频率带的要求。程序还提供了ROSC、RSET和RSENSE值。L2是一个滤噪器的一部分，当要通过最高等级的降噪要求时，需要该滤噪器。对CISPR25等级1到3来说，可不用线圈L2。

当在图6中使用该电路时，对典型的0.5~1A的LED电流来说，选L1和L2为100μH是个好主意。因噪声的谱域很宽，所以，电容器应能同时处理高频和低频。这就是为什么我们在线圈L2滤波器的两端都放置两组电容的原因。反馈二极管D1是高频噪声的主要来源。应仔细选择该二极管，并在应用中反复测试。对输入电压低于100V来说，肖特基二极管是最好的选择。

在Melexis的网站论坛"知识库"内，可找到更多关于如何进行优化方案设计的信息和帮助。

LED的温度补偿

根据结温度的不同，红和黄色的砷化镓(GaAs)和磷砷化镓(GaAsP)LED的光输出有很大变化。典型情况，在25°C时，100%光输出的LED，在80°C时，光输出将只有40%。可容易地对这种光输出改变实施补偿。改进后的低噪设计方案，只需增加一个PTC和NTC电阻(图7)。

如图8中所示，使用温度补偿PTC和NTC电阻，在80°C时的相对光输出可实现最大。若无论何种原因，结温度低于80°C，PTC电阻将变成一个相对低的值并成比例地减小电流。这样，就需对PTC系数和LED光输出进行平衡。

为提供保护，当温度高于80°C时，位于MLX10803另一个参考输入端的NTC电阻将以同样的方式降低电流。

刹车、转向和尾灯的LED应用

目前，几乎全部汽车都采用红色GaAs LED尾灯。但，大多LED尾灯在寒冷的夜晚太过刺眼，而在