应用于汽车照明的LED驱动器方案

随着LED性能不断提升及成本不断下降，在汽车内部及外部照明中的应用领域越来越宽。不同应用对LED电流的要求又各不相同，故需要结合具体应用要求，选择适合的LED驱动器方案，如线性恒流稳流器、线性稳压器或开关稳压器等。本文介绍几种应用比较广泛的LED驱动器及具体方案，供设计人员在进行汽车照明设计时参考。

LED驱动方案的一项主要功能是在多种工作条件下稳流，而不论输入条件如何及正向电压如何变化。驱动方案必须符合能效、外形因数、成本及安全性方面的应用要求。同时，所选方案必须易用及足够强固，从而适应特定应用的严格环境。汽车应用中的典型LED驱动器方案包括电阻、线性LED驱动器、开关LED驱动器及创新的照明管理LED驱动器等。一般而言，根据应用中LED电流大小的不同，在20到200 mA的低电流应用中，可以选用分立元件(即电阻)或线性驱动方案；在200至500 mA的中等电流应用中，可以选用线性或开关驱动器方案；而在大于500 mA的大电流应用中，一般选择开关驱动器方案。除了这些常见的LED驱动器方案，还可以使用安森美半导体的高集成LED照明管理集成电路(IC)。这些照明管理集成了多种LED驱动及控制功能，相当于一个完整子系统，能够承受高达125℃的环境温度，用于汽车前照灯、组合尾灯及最新的高级前照灯系统(AFS)等应用。

LED驱动器在汽车中的典型应用及应用特征如图1所示。

图1 LED驱动器在汽车中的典型应用及应用特征

配合低电流LED应用的CCR

CCR是一种比电阻方案性能更高但成本又低于线性驱动器或开关驱动器的方案，适合于电流小于200 mA的低电流LED照明应用。CCR廉价并强固，在宽电压范围下提供恒定亮度，在输入电压较高时保护LED免受过驱动，且在低电池电压条件下仍提供较高亮度。这种方案能够减少或消除LED筛选产生的库存，使方案总成本更低。CCR最大工作电压达50 V，能够承受电池负载突降。CCR提供SOD123、SOT123及DPAK等不同封装，能在严格热环境下工作(125℃)，负温度系数特性在高环境温度条件下保护器件本身及LED。此外，CCR不产生电磁干扰，易于设计。

适合低电流LED应用的CCR，可以采用安森美半导体运用专利自偏置晶体管(SBT)技术开发出来得NSI45系列。这系列CCR包含双端固定输出和三端可调节输出两种类型，电流等级涵盖10至180 mA，双端及三端CCR电路图如图2所示。其中三端可调节输出CCR包括电流30至80 mA(SOT-223)及60至150 mA(DPAK)等不同选择，能够用于满足特定电流设置要求。

图2：双端及三端CCR电路图

CCR适合高边(High-side)及低边(Low-side)应用；既能用单个CCR驱动1串或多串LED，也能并联多个CCR驱动一串或多串LED。 CCR汽车中央高位停车灯应用电路如图3所示。

图3：CCR汽车中央高位停车灯(CHMSL)应用电路图

针对背光、内部照明控制及尾灯等应用的线性LED驱动器

线性稳压器支持多条线路并行配置以扩散热耗散，提供达±2%的稳流精度，无电磁干扰(EMI)问题，成本中等，但能效也较低。而凭借高能效及灵活等优势，开关稳压器广泛使用。这种方案成本更高，技术更复杂，但也提供显著优势，如支持任何类型的输入电压与输出电压关系，且根据输入/输出条件，能效能够高于90%。与线性驱动器不同，它们对EMI很敏感，给设计人员带来需要注意的设计约束。

线性驱动器方案的典型产品有安森美半导体的NUD4001及NUD4011线性LED驱动器等。NUD4001及NUD4011的额定输入电压范围分别为6至30 V和48至200 V，额定输出电流分别为高达500 mA和高达70 mA，在汽车中的应用领域包括尾灯、方向灯、刹车灯及车顶灯等。这两款器件的设计均用于在交流-直流应用中替代分立方案，设计人员能够利用外部电阻针对不同LED阵列设置驱动电流。不同的是，NUD4001适合于5 V、12 V或24 V的低压应用，而NUD4011则最高支持200 V电压。图4显示的是NUD4001在汽车停车灯中的应用。

图4：NUD4001在汽车停车灯中的应用示例

而在要求驱动大电流的高亮度LED汽车照明应用中，可以采用安森美半导体的CAT4101高亮度线性LED驱动器。CAT4101能驱动一串电流高达1 A的高亮度LED，且满载时的压降仅为极低的0.5 V。这种简单方案不要求电感，消除开关噪声，将元件数量减至最少，并简化设计，典型应用电路如图5所示。

图5：CAT4101的典型应用电路图

用于内部照明、停车等、雾灯等的LED开关驱动器

驱动LED的开关稳压器的能效一般介于50%至90%之间，涉及降压、升压及降压-升压等不同拓扑结构，讲究EMI控制方法，主要用于汽车内部照明、停车灯、雾灯、日间行车灯及侧面标