基于NCV7684流水式LED轉(zhuǎn)向燈的控制研究

王振峰

（廣州廣日電氣設(shè)備有限公司，廣東廣州 511447）

0 前言

隨著汽車電子技術(shù)[1]的飛速發(fā)展，電子產(chǎn)品占車身成本的比例越來(lái)越大，汽車鹵素車燈或者氙氣車燈逐步被LED[2-3]車燈替代，LED車燈也由高端汽車向中端和經(jīng)濟(jì)型汽車普及；不僅照明功能的遠(yuǎn)光燈和近光燈選用LED光源，而且信號(hào)指示功能的轉(zhuǎn)向燈正在逐步被LED燈替代。為提升汽車技術(shù)含量和增加附加值，人們不再滿足于傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向指示方式，汽車企業(yè)對(duì)轉(zhuǎn)向燈提出流水式轉(zhuǎn)向的要求，NCV7684[4]可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向燈流水式[5]工作控制功能。

1 硬件設(shè)計(jì)

1.1 NCV7684簡(jiǎn)介

NCV7684通過(guò)AEC Q100認(rèn)證，提供12通道線性可編程恒流源，128階PWM電流編程，既可以獨(dú)立工作，也可以由MCU(Micro-Controller Unit)[6]控制，具有LED燈串故障診斷。單通道最大工作電流60mA。NCV7684內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

1.2 控制電流設(shè)定

最大電流可以通過(guò)ISET引腳設(shè)定，計(jì)算公式如下：

其中Iset、Iout、R5和K分別是參考電流、燈串電流，設(shè)定電流電阻和放電倍數(shù)（常數(shù)100）。舉例說(shuō)明：R5=2 kΩ，Iset=500μA，則Iout=50 mA。

圖1 NCV7684內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖

1.3 故障檢測(cè)

NCV7684的DIAG引腳是漏極開路結(jié)構(gòu)，當(dāng)DIAGEN電壓高于2V時(shí)，故障診斷使能，否則關(guān)閉診斷功能，如果DIAGEN處于使能狀態(tài)，負(fù)載開路、短路或者芯片過(guò)熱，DIAG提示故障狀態(tài)，MCU通過(guò)讀取DIAG狀態(tài)判斷轉(zhuǎn)向燈是否正常工作。另外還可以通過(guò)I2C總線判斷具體的故障信息，將在軟件設(shè)計(jì)部分詳細(xì)講述。

1.4 通訊接口

圖2 NCV7684硬件接口電路

NCV7684與處理器的接口是I2C[7]，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)I2C總線的協(xié)議可以配置和控制NCV7684的工作。如果MCU沒(méi)有內(nèi)置I2C控制器，用I/O口可以模擬I2C時(shí)序。由于這部分是通用的協(xié)議，在這里就不進(jìn)行贅述，讀者可以自行查閱相關(guān)資料。需要注意的地方是SCL和SDA總線，如果MCU的I/O內(nèi)部沒(méi)有上拉，必須在外邊增加上拉電阻R1和R2。

1.5 功率電源

NCV7684只有開關(guān)功能，不具有恒流源功能，所以需要外置恒流電源，既可以是LDO，也可以是DC-DC，根據(jù)具有的應(yīng)用決定。

2 軟件設(shè)計(jì)

讀寫NCV7684時(shí)，為保證數(shù)據(jù)正確傳輸，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC校驗(yàn)。對(duì)NCV7684的操作主要有如表1所示的指令。

表1 指令表

2.1 讀指令格式

讀指令格式如下：

S ADDRESS 0 A ADDRESS A ID A DATA A CRC A*P

2.2 寫指令格式

寫指令格式如下：

S ADDRESS 0 A ADDRESS A ID A CRC A*SR ADDRESS 1 A DATA A CRC A*P

2.3 開關(guān)燈控制I2C_CONF

有兩種方式控制LED燈串的點(diǎn)亮與熄滅，第一是最大亮度點(diǎn)亮；第二是通過(guò)調(diào)整PWM調(diào)節(jié)亮度。

第一：ID=00，數(shù)據(jù)區(qū)D0—D11對(duì)應(yīng)輸出通道OUTPUT1—OUTPUT12，如果相應(yīng)位是0，關(guān)閉相關(guān)LED串，位置1，點(diǎn)亮LED串。D12控制PWM是否有效，D12=1，PWM有效，否則無(wú)效。

S NCV7684 Address 0 NCV7684 Address ID_I2C_CONF I2C_CONF[15:8]I2C_CONF[7:0] CRC P

流水方式點(diǎn)亮轉(zhuǎn)向燈的方法，間隔一定的時(shí)間，依次點(diǎn)亮LED燈串，實(shí)現(xiàn)流水效果。

第二：PWM方式，在I2C_CONF中D12置1的條件下，PWM_GAIN的D0—D6控制LED燈串亮度，PWM_GAINEN的D0—D11控制OUTPUT1—OUTPUT12通道PWM是否開啟，通過(guò)定時(shí)使能相關(guān)位，實(shí)現(xiàn)流水點(diǎn)亮LED燈串的效果。

S NCV7684 Address 0 NCV7684 Address ID_PWM PWM_GAIN PWM_GAIN_EN[15:8]PWM_GAIN_EN[7:0] CRC P

2.4 讀狀態(tài)

（1）通道狀態(tài)I2C_CH_STATUS，D0—D11對(duì)應(yīng)OUTPUT1—OUTPUT12通道狀態(tài)，“0”通道關(guān)閉，“1”通道開啟。

（2）故障狀態(tài)FAULT_STATUS，D0—D11對(duì)應(yīng)OUTPUT1—OUTPUT12通道是否有故障，“0”工作正常，“1”相關(guān)通道故障，如果需要知道故障通道詳細(xì)信息，參考設(shè)備狀態(tài)寄存器，根據(jù)法規(guī)要求，轉(zhuǎn)向燈中任意一串發(fā)生故障，關(guān)閉所有的轉(zhuǎn)向燈串，實(shí)現(xiàn)One-Fail-All-Fail功能。

（3）設(shè)備狀態(tài)I2C_STATUS

SC_Iset：短路故障；

Bit Bitname Access type ResetValue D7 SC_Iset D6 I2Cerr D4 diagRange D5 UV D3 TW D2 TSD D1 DIAGERR D0 OL R 0 R 0 R 0 R 0 R 0 R 0 R 0 R 0

I2Cerr：I2C通訊故障；

UV：欠壓故障

diagRange：診斷使能；

TW：溫度警告；

TSD：溫度過(guò)熱關(guān)閉設(shè)備故障；

DIAGERR：檢測(cè)到故障

OL：至少一個(gè)通道LED燈串開路。

3 結(jié)語(yǔ)

該文介紹的NCV7684在流水式轉(zhuǎn)向燈中的應(yīng)用，通過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，可以擴(kuò)展應(yīng)用到中控儀表盤、尾燈組合燈、日行燈（位置燈，通過(guò)PWM方式調(diào)節(jié)亮度，從日行燈工作模式降至位置燈）、霧燈、高位剎車燈等。

由于NCV7684可以通過(guò)配置不同的地址，地址容量最大可以達(dá)到32個(gè)，這可以將32片NCV7684連接到一條I2C總線，實(shí)現(xiàn)多片芯片同時(shí)工作，每篇芯片有12個(gè)通道，非常適合矩陣式LED燈的應(yīng)用，只需要5顆NCV7684就可以控制多達(dá)60顆（串）LED，極大地簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)和降低產(chǎn)品成本。