汽車電子中的LED驅(qū)動(dòng)電路的研究設(shè)計(jì)

程 香

（泰州機(jī)電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 泰州225300）

汽車電子中的LED驅(qū)動(dòng)電路的研究設(shè)計(jì)

程 香

（泰州機(jī)電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 泰州225300）

隨著現(xiàn)代汽車電子行業(yè)的快速發(fā)展，LED驅(qū)動(dòng)電路的重要性也日益凸顯出來。然而市場中流通的部分LED驅(qū)動(dòng)電路，在工作電壓以及其他性能上仍有一定的不足之處，實(shí)際應(yīng)用中壽命較短，極大程度上影響其在汽車中作用的發(fā)揮，要求做好設(shè)計(jì)改善工作。本文在明確LED驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)用原理的基礎(chǔ)上，確定具體的設(shè)計(jì)方案，并提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)思路。

LED驅(qū)動(dòng)電路；汽車電子；設(shè)計(jì)

0 前言

LED以其自身實(shí)用性強(qiáng)、耗能低等優(yōu)勢被廣泛用于現(xiàn)代的汽車電子中，以往汽車光源如車頭燈都逐漸被其取代。但從部分LED燈應(yīng)用情況看，其自身較多優(yōu)勢并未真正發(fā)揮出來，究其原因在于未能合理設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路。因此，本文對(duì)LED驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)用于汽車電子中的設(shè)計(jì)研究，有極其重要的意義。

1 LED驅(qū)動(dòng)電路概述

LED驅(qū)動(dòng)電路在近年來發(fā)展中，其驅(qū)動(dòng)類型被劃分為恒壓驅(qū)動(dòng)、恒流驅(qū)動(dòng)兩種。由于恒流驅(qū)動(dòng)類型LED，在結(jié)構(gòu)上以PN為主，能夠得以指數(shù)關(guān)系方式表示LED電壓與電流情況，所以應(yīng)用較為廣泛。相比之下，恒壓驅(qū)動(dòng)類型，LED發(fā)光特性會(huì)在電流不斷變化下受到一定的影響，因此應(yīng)用受到一定限制。有相關(guān)研究中，也從電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)角度著手，對(duì)驅(qū)動(dòng)電路劃分為其他不同形式，帶入電感式開關(guān)、電荷泵型等。值得注意的是，無論選擇哪種模式，都要求在開關(guān)電源控制模式進(jìn)行選擇，目前應(yīng)用比較常見的包括滑膜控制、PFM與PWM模式。以其中PWM控制方式為例，結(jié)構(gòu)簡單，且靈活性較強(qiáng)，能夠在運(yùn)行中保持穩(wěn)定的頻率，所以成為LED驅(qū)動(dòng)芯片設(shè)計(jì)中考慮的主要方式［1］。

2 汽車電子中LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)方案

LED驅(qū)動(dòng)電路是否可發(fā)揮其優(yōu)勢，關(guān)鍵在于其中的芯片系統(tǒng)。如CSMC 0.18um BCD芯片，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用的為PWM控制模式，且要求確保電路穩(wěn)定性。對(duì)此，設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的方案進(jìn)一步明確。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，芯片系統(tǒng)需具備的功能主要為：①若有多個(gè)芯片運(yùn)行，應(yīng)保證工作頻率同步；②當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)如短路或開路，要求在打嗝保護(hù)機(jī)制作用下，使問題得到控制；③系統(tǒng)運(yùn)行中，要求有VDD電源以及REF基準(zhǔn)等作為保障。同時(shí)，設(shè)計(jì)方案中，應(yīng)將輸出電流調(diào)節(jié)、數(shù)字信號(hào)處理等內(nèi)容引入，如數(shù)字信號(hào)處理方面，要求利用PEMD模塊的同時(shí)，輔以HICCUP打嗝保護(hù)作用，以此達(dá)到數(shù)字調(diào)光目標(biāo)。另外，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，也有其他許多問題都需給予足夠的重視，如LED驅(qū)動(dòng)芯片方面，要求做好性能參數(shù)控制工作，而對(duì)于補(bǔ)償器件選取，要求控制為45°以上的裕度［2］。

3 汽車電子中LED驅(qū)動(dòng)電路的具體設(shè)計(jì)

3.1 電流基準(zhǔn)電路

電流基準(zhǔn)是LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)中需考慮的主要內(nèi)容，其一般又被叫做有源負(fù)載。由于設(shè)計(jì)中需考慮到輸出電流是否穩(wěn)定問題，所以可利用正反饋系統(tǒng)方式，這種電路設(shè)計(jì)方法更能為輸出電流的穩(wěn)定性提供保障。設(shè)計(jì)時(shí)要求做好過溫保護(hù)電路的設(shè)計(jì)，其在電流基準(zhǔn)電路中的作用主要表現(xiàn)為玩溫度過高情況下，有預(yù)警信號(hào)發(fā)出。另外，基準(zhǔn)電路設(shè)計(jì)中，對(duì)帶隙基準(zhǔn)電路也提出較高的要求，如在控制基準(zhǔn)電壓受工藝偏差影響中，將trimming措施應(yīng)用于電路電阻方面，如熔trimming，應(yīng)用效果極為顯著。

3.2 預(yù)穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)

無論電流基準(zhǔn)電路或帶隙基準(zhǔn)電路，其功能的發(fā)揮關(guān)鍵在于有預(yù)穩(wěn)壓電路作為保障。從以往汽車電子中可發(fā)現(xiàn)，高壓器件應(yīng)頻率較高，其帶來的失配問題極為突出。此時(shí)，可將預(yù)穩(wěn)壓電路引入其中，其在優(yōu)勢上表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)簡單，且能夠保證環(huán)路的穩(wěn)定性。然而應(yīng)注意這種電路應(yīng)用下也有一定不足之處，如供電電壓、外界環(huán)境因素等發(fā)生變化時(shí)，將會(huì)改變輸出電壓。因此，該電路的適用范圍多集中在基準(zhǔn)模塊輸出量所受影響較小的情況。

3.3 誤差跨導(dǎo)放大器設(shè)計(jì)

根據(jù)大多學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)誤差跨導(dǎo)放大器時(shí)，應(yīng)用的主要以折疊式共源共柵結(jié)構(gòu)為主，其應(yīng)用下一般面臨同一支路中，難以疊加4層MOSFET管子的情況，所以疊加時(shí)可控制為3層，這樣即使有直流增益降低問題，也能保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。若條件允許，可考慮將PMOS管作為輸入對(duì)管，能夠滿足穩(wěn)定運(yùn)行要求。此外，設(shè)計(jì)需也需對(duì)振蕩器部分進(jìn)行考慮，該構(gòu)件在作用上主要表現(xiàn)為向系統(tǒng)輸入鋸齒波信號(hào)，既對(duì)斜坡補(bǔ)償電流適用，且與電感電流疊加要求相吻合。為使系統(tǒng)時(shí)鐘頻率在電阻取值變化下被自動(dòng)調(diào)整，可在振蕩器中設(shè)置外接電阻。目前，LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)中需綜合考慮汽車電子要求，所以有其他較多設(shè)計(jì)問題也需作為重點(diǎn)考慮內(nèi)容，如打嗝保護(hù)電路，保證其設(shè)計(jì)合理性，系統(tǒng)運(yùn)行中其能夠處理短路保護(hù)信號(hào)。再如線性穩(wěn)壓電路，其也是保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵所在。 在完成所有設(shè)計(jì)工作后，應(yīng)注意通過仿真驗(yàn)證，對(duì)LE驅(qū)動(dòng)電路運(yùn)時(shí)各構(gòu)件參數(shù)性能是保持良好，以此使電路設(shè)計(jì)水平提高，應(yīng)用于汽車電子中［3］。

4 結(jié)論

LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)是當(dāng)前汽車電子發(fā)展中需考慮的主要問題。實(shí)際設(shè)計(jì)中，應(yīng)正確認(rèn)識(shí)驅(qū)動(dòng)電路的主要類型，立足于當(dāng)前LEDQ驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)用中可能存在的問題，做好系統(tǒng)方案制定后，從誤差跨導(dǎo)放大器設(shè)計(jì)、電流基準(zhǔn)電路以及預(yù)穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)等方面著手，確保所有構(gòu)件設(shè)計(jì)合理，這樣才能誒汽車電子的發(fā)展提供保障，使系統(tǒng)運(yùn)行更為安全、可靠。

［1］程陽.汽車電子中的LED驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)研究［J］.電子世界，2016（04）∶96-98.

［2］李軻，劉巍，高松林.汽車電子中的LED驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)［J］.電子制作，2013（22）∶12.

［3］程陽.芻議汽車電子中的LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)［J］.信息系統(tǒng)工程，2015（05）∶19.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.102