汽车前灯需要降压-升压型 LED 驱动器设计

ED 设计提供 100lm/W 功效，而且估计用不了几年，就将超过 150lm/W 的功效，从而超过甚至最好的高强度放电灯。LED 能提供大约同样的每瓦光输出量，而且还具有其他益处，例如长寿命、坚固性和环保设计，这些都使得用 LED 构成新一代前灯非常有吸引力。

图 1：已用在汽车中的 LED 前灯

在汽车前灯中使用 LED 有几项积极意义。首先，这些 LED 灯永远不需要更换，因为它们的可靠寿命长达 10 万小时以上 (相当于 11 年半的使用年限)，这超过了汽车的寿命。因此汽车制造商可以将 LED 永久性地嵌入到前灯设计中，而无需为更换留出余地。这还使汽车款式能得到极大的改变，因为 LED 照明系统不需要高强度放电灯或卤素灯那么大的深度或面积。在靠输入电功率提供光输出 (以流明量度) 方面，高亮度 LED 灯还比卤素灯的效率高 (而且不久就将超过高强度放电灯)。这会产生两种积极影响。首先，LED 灯从汽车总线吸取更少的电功率，在电动汽车和混合动力汽车中，这一点尤其重要。同样重要的是，LED 灯降低了需要在照明系统中散出的热量，从而无需笨重、昂贵的散热器。最后，通过使用高亮度 LED 阵列以及对 LED 阵列进行电子控制或调光，LED 前灯可以非常容易地设计成可为很多不同的行车条件优化照明。

设计参数

为了确保最佳性能和较长的工作寿命，LED 需要有效的驱动电路。不管输入电压源的变化范围有多宽，这些驱动器 IC 都必须提供准确、高效率的 DC 电流源和准确的 LED 电压调节。其次，驱动器 IC 必须提供调光方法和多种保护功能，以防遇到 LED 开路或短路故障。除了能靠电气环境非常苛刻的汽车电源总线可靠工作，驱动器 IC 还必须具有高成本效益并有效利用空间。

汽车电子瞬态造成的挑战：停止 / 启动、冷车发动和负载突降情况

为了最大限度地提高燃油里程，同时尽量降低碳排放量，可选择的动力驱动技术在不断演变。无论这些新技术纳入了混合电动、清洁柴油还是更传统的内燃机设计，它们都有可能采用停止-启动电动机设计。这种设计在全世界几乎所有的混合动力汽车中已十分普遍，停止-启动电动机设计已经普遍存在，很多欧洲和亚洲的汽车制造商也一直在将这种设计纳入传统的汽油和柴油车辆中。美国福特汽车公司已宣布，将在很多面向美国市场的 2012 车型中，采用停止-启动系统。

就发动机而言，停止-启动系统的概念很容易理解，当车辆停止时，发动机关闭，然后在要求车辆再次开动时，发动机立即重新启动。这样一来，当汽车在行驶中因交通情况或红灯而暂停时，就不会消耗燃油，也不会排放碳。这种停止-启动设计可将燃油消耗量和碳排放量降低 5% 至高达 10%。不过，此类设计所面临的最大挑战是：怎样使整个起停状况不为驾驶者所察觉。为避免驾驶者觉察汽车的起停能力，存在着两大设计障碍。第一个是快速重启时间。有些制造商利用增强的启动器设计，将重启时间降至不到 0.5 秒，从而使重启真正感觉不到。第二个设计挑战是，在发动机关闭时，保持所有电子系统直接由电池供电，包括空调系统和照明系统，而且同时仍然保持足够的电池电量储备，以在加速时快速重启发动机。

为了纳入停止-启动功能，的确需要对动力传动系统的设计进行一些修改。过去的交流发电机也许还要用作增强的电动机起动器，以确保快速重启，另外，必须增加一个停止-启动电子控制单元 (ECU)，以控制发动机何时以及怎样启动和停止。当发动机 / 交流发电机关闭时，电池必须能给车辆的各种灯、环境控制系统以及其他电子系统供电。此外，当再次需要发动机工作时，电池必须能给启动器供电。这种极端的电池加载情况引入了另一个设计挑战，这一次是电气方面的挑战，因为重启发动机需要大量吸取电流，这又可能使电池电压暂时被拉低至 5V。对 LED 驱动器的挑战是，当电池总线电压短暂下降至 5V、然后返回标称的 13.8V (这时充电器返回稳定状态) 时，持续提供良好稳定的输出电压和 LED 电流。

当汽车发动机处于寒冷或冰冻温度一段时间后，会发生"冷车发动"情况。在这种情况下，机油变得极度黏滞，需要发动机启动器提供更大的扭矩，这又导致从电池吸取更大的电流。这么大的负载电流可能在点火时将电池 / 主总线电压拉低至不到 5V，之后该电压一般返回到标称的 13.8V。就发动机控制、行车安全和导航系统等应用而言，在发生冷车发动情况时，保持良好稳定的输出电压 (通常为 5V) 是非常重要的，这样才能在车辆启动时，持续保持电源系统工作。

如果电池电缆在交流发电机仍然在对电池进行充