做好阵列管理采用LED对汽车照明很关键

如果你计划选购一辆汽车,最关注的是什么指标?估计100%的人会说安全和价格。那么,在保证安全和价位合理的前提下,你还会关注哪些指标?估计这时候就是哪辆好看选哪辆了,因此现在的汽车设计也越来越追求时尚感。led照明可以给汽车带来更直观的酷炫体验,而且节能效果更好,所以应用越来越广泛,包括汽车前灯、汽车尾灯、车窗照明、功能照明、高级照明等。strategy analytics的统计显示,安全性与品牌效应是提升led在汽车前车灯平台接受度的两个主要因素,目前该方案的年增长率为30%。
图1 led照明在汽车中的应用
然而,led照明设计者也面临着诸多挑战,比如:空间、成本和设计复杂度要求大大提升,需要降低整体bom成本;高功率应用要求效率越来越高,需要配备高效器件;设计需要具有灵活性,需要充分利用平台设计解决重用性问题;尽可能抑制emi确保系统安全。针对这些问题,maxim公司推出了全新的解决方案,其汽车产品事业部业务管理总监tamer kira介绍,“我们的芯片集成度越来越高,可以帮助用户降低bom成本;同步整流的高效器件可以帮助用户降低功耗;多拓扑器件具有易用性,可以提高设计的灵活性;集成扩频功能,降低瞬态噪声,从而抑制emi。”
由于一辆汽车中需要配备多组led照明产品,因此oem厂商正在为led和矩阵照明设计引入高级安全管理。maxim公司的max20092 就是一款12通道开关矩阵管理器,tamer kira表示,“该器件使得高性能led阵列车灯和自适应光束调节设计能够满足更高电流的设备需求,同时降低方案尺寸、提高灵活性。矩阵开关的导通电阻为业界最低,该ic可最大程度减少led阵列照明的发热,相比最接近的竞争方案降低65%。”
图2 基于max20096和max20092的led照明应用
高度集成,单芯片升压降压实现无缝切换
将多种功能集成是未来芯片设计的一大趋势,集成化的优势在于单颗芯片就可以完成多种功能,工程师不需要附加其它电路,从而降低bom成本。在汽车系统中必须要有升降压功能,传统方式是由升压芯片和降压芯片分别完成,而maxim将这两种拓扑集成在一颗芯片上。
当然这种集成方案有些公司也可以实现,所不同的是,他们的方案在升压和降压之间转换时候需要经过一个中间状态,会引起较大的电压跌落,而maxim的方案可以在升压和降压之间进行无缝切换,因此输出电压更为稳定。tamer kira以max20092为例解释,“当led数量比较多时,需要的电压比较高,可以采用升压方案,当电压很低时可以采用降压方案,max20092可以支持1-4串led,可以用buck/bootst升降压满足不同的led数量配置,灵活性更大,满足可重用的需求。”
窄频率快速响应,实现更低emi
汽车在行驶过程中,车灯能否准确实时发出信号关乎车主安全,因此实时监控车灯故障是确保行驶安全的重要环节。max20092可以广泛应用于车头灯、转向灯等矩阵led照明管理模块,如图2所示,汽车的电池电压12v伏,通过max16990/2升到60v,然后通过 max20096 降压,给led矩阵提供合适的电压。max20092具有先进的故障保护功能以及开路、短路及断线led检测管理,从而确保行车安全。
如果想进行多个led灯管理,以前需要mcu通过spi总线逐个控制,如果切换频繁会加大总线压力,而 max20092 内部集成了12路开关矩阵,可以通过12路开关分别控制开关上连接的led,而且每一个开关都可以单独控制。tamer kira介绍单独管理的优势在于,“当系统从点亮1个led灯切换到点亮12个led灯时,可以通过max20092控制。如果点亮一个led灯需要4v电压,点亮12个led需要升高到48v电压,max20096的新控制架构可以快速响应,这样的快速响应开关频率变化非常窄,同类的产品从4v到48v转压输出的开关频率变化范围很大,很难做到滤波,因此emi非常大,我们既需要快速响应,还需要在这个响应时间内保证开关频率变化范围非常窄,从而做到更低的emi干扰,max20096的摆率控制可降低emi及噪音。另外,max20092还采用了低至70 毫欧 的rds_on支持高达1.5a的led电流驱动,可以实现低功耗、高效率。 ”
多个器件并联工作,实现大型像素阵列控制
一个max20092可以控制12个led灯,如果需要多组是否可以并联多个max20092? tamer kira 分析,“max20092可并行连接多达27个max20092器件,无需菊链,管理多达324个led的大型像素阵列;允许设计者为每个ic配置1(串)x 12只串联开关、2(串)x 6只串联开关,以及4(串)x 3只串联开关,可以看到,在同一spi总线上可以实现多组led控制,ome厂商可以灵活地增加或者减少模块的数量,从而满足不同汽车厂商的差异化需求。”
此外,maxim同时推出max20096 和 max20097双通道、同步buck高亮度led控制器,与max20092协同工作,帮助设计者改进led照明的瞬态响应。max20096和max20097可实现超快瞬态响应,具有与maxim独有的平均电流模式控制实现接近固定的频率,使emi降至最低,并支持可靠的高性能设计。

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