用于汽车尾灯的LED驱动器
摘要：多数汽车的尾灯和刹车灯采用同一组led，这就要求led工作在两个不同的亮度等级：刹车时处于全亮状态，作为尾灯行驶灯时处于10%至25%满亮度状态(可调光)。调光方式最好选择脉宽调节(pwm)，能够在整个亮度范围内保持led的色谱。另外，采用内置200hz振荡电路的led驱动器ic可以省去外部pwm信号发生器，简化设计。本应用笔记采用max16804高亮度led (hb led)驱动器，max16804具有一个双模式dim引脚，并且内置200hz振荡电路，可以省去外部pwm信号发生器，简化驱动器的设计。
尾灯(可调节led亮度)和刹车灯(全亮状态)受控于led驱动器的tail和stop输入，当tail端施加电压时，尾灯led驱动到满亮度的10%至25%。当stop端施加电压(刹车)时，led驱动至满亮度状态(无论tail端输入处于何种状态)。
尾灯驱动器规格
输入电源电压(stop或tail与地之间)标称值为6v至16v，抛负载下可能达到45v。
输出电压(vled)最高可达(vin - 1.4v)。
刹车时输出电流(led电流)为350ma、240ma或140ma，具体取决于j1设置。
尾灯led电流的pwm信号占空比为20%。
输入
stop：stop(+)和gnd(-)之间作用6v至16v的输入电压，以350ma、240ma或140ma连续电流驱动led，电流大小由j1设置。
tail：tail(+)和gnd(-)之间作用6v至16v的输入电压，以350ma、240ma或140ma，10%的占空比驱动led，电流大小由j1设置。
输出
led+：接led阳极。
led-：接led阴极。
电路说明
用于汽车尾灯(stop和tail模式)的led驱动器可以简单地利用线性led驱动器ic (例如：max16804)实现，只需极少的外部元件。请参见驱动器电路原理图(图1)和pcb布板(图2)。流过led的最大电流由r3或r4设置，受控于j1的连接方式，亮度由pwm信号控制，在ic内部实现该功能。驱动器ic产生200hz的led电流调节信号，占空比取决于dim端的电压，例如：dim端电压为0.78v时，尾灯亮度设置在满亮度的20%。
图1. max16804高亮度led驱动器评估板电路原理图
stop和tail输入通过二级管d1、d2连接到in引脚。ic可以通过任何一个输入端供电，输入之间不会相互影响。d1和d2还可以在汽车电源总线出现尖峰电压时提供电压反向保护。电容c4和c3可以旁路stop电源线上的任何噪声，为dim引脚提供保护。
图2. max16804评估板pcb (原理图如图1所示)
尾灯行驶照明工作模式
从tail输入产生固定的0.78v电压给dim端(从+5v稳压输出产生)，驱动器将该电压转换成20%的pwm占空比，进而调节led电流。tail模式下的pwm占空比与tail端的输入电压无关，由电阻分压器r1/r2设置tail模式下的dim电压。如果要求占空比设置不等于20%，可按照下式计算相应的dim电压(vdim)：
其中，d为所要求的占空比。
按照式2选择r1和r2，以满足dim电压的要求：
其中，0.6v为二级管d2的正向导通电压，5v为稳压器输出，vdim是所要求的dim引脚电压，以满足pwm占空比的要求。为了避免由于dim端输入偏置电流的变化影响dim电压，r2选择在20kω左右。
刹车模式
为了得到100%的占空比，dim电压需要设置在3.1v以上，stop端作用输入电压时，dim端通过d3获得足够的驱动电压，确保100%的pwm占空比。此时，无论tail端输入何种电压，都将以350ma连续电流驱动led。
led电流设置
max16804评估板电路可以通过跳线j1设置三种不同的电流(140ma、240ma或350ma)：
j2 jumper connection1 and 22 and 3open
led current350ma240ma140ma
如需不同的电流设置，可按照下式计算检流电阻(r3或r4)。
其中，0.198v为检流电压，iout为所要求的led电流，单位为安培。
功耗
器件(max16804)能够耗散2.758w的功率，该应用中，stop模式下功耗最大，按照下式计算最大功耗。
其中，vin为in引脚的输入电压，vled为led串的正向导通电压，350ma是通过跳线j1设置的最大led电流。绝大部分器件功耗通过裸焊盘耗散掉，为了改善散热，应将裸焊盘焊接在同等面积的电路板焊盘上，并使用多个过孔连接裸焊盘与地层的覆铜区域。
注意：max16804评估板在25°c室温环境下能够耗散最大额定功率，当环境温度较高时所能耗散的功率有所降低。为避免ic进入热关断状态，高温下应适当降低功耗。可下载(pdf)获取电路板所采用的元件列表以及pcb布局图。
上电顺序
led+接led或led串的阳极，led-连接到led或led串的阴极。
为了获得350ma的led电流，选择连接j1的引脚1和2。
stop模式下，电源电压连接在stop(+)和gnd(-)之间，电压最小值为6v，比led正向导通电压至少高出1.4v。
tail模式下，移掉stop电源，将电源电压连接在tail(+)和gnd(-)之间。
测试结果
图3–图6所示为stop和tail模式下的led电流测试波形，最大led电流设置在350ma和240ma。stop模式下，led处于满亮度状态(图4和图6)，在stop输入与地之间作用电源电压后，led电流将很快上升到设置值(350ma或240ma)，以连续电流驱动led，不存在过冲。
图3. tail模式下，350ma led电流通过一个1ω检流电阻设置，12v vin、9.3v led正向导通电压。利用200hz、20%占空比的pwm信号进行调节，使tail模式下的led亮度为最大值的20%，led电流幅度为350ma。
tail模式(图3和图5)下，200hz、20%占空比的pwm控制信号只允许1/5周期内有电流流过led，因而降低了led亮度。stop和tail模式下，led电流幅度精确调整至设置值，受限制的上升和下降时间有助于改善emi指标。
图4. stop模式下，350ma led电流通过一个1ω检流电阻设置，12v vin、9.3v led正向导通电压。stop模式下要求led处于满亮度状态，以350ma连续电流驱动led。
图5. tail模式下，240ma led电流通过一个1ω检流电阻设置，12v vin、9.3v led正向导通电压。利用200hz、20%占空比的pwm信号进行调节，使tail模式下的led亮度为最大值的20%，led电流幅度为240ma。
图6. stop模式下，240ma led电流通过一个1ω检流电阻设置，12v vin、9.3v led正向导通电压。stop模式下要求led处于满亮度状态，以240ma连续电流驱动led。
嵌入式DDR总线结构介绍及硬件信号布线分析
光伏逆变器工作原理与光伏逆变器相关元件推荐
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输出电压(vled)最高可达(vin - 1.4v)。
刹车时输出电流(led电流)为350ma、240ma或140ma，具体取决于j1设置。
尾灯led电流的pwm信号占空比为20%。
输入
stop：stop(+)和gnd(-)之间作用6v至16v的输入电压，以350ma、240ma或140ma连续电流驱动led，电流大小由j1设置。
tail：tail(+)和gnd(-)之间作用6v至16v的输入电压，以350ma、240ma或140ma，10%的占空比驱动led，电流大小由j1设置。
输出
led+：接led阳极。
led-：接led阴极。
电路说明
用于汽车尾灯(stop和tail模式)的led驱动器可以简单地利用线性led驱动器ic (例如：max16804)实现，只需极少的外部元件。请参见驱动器电路原理图(图1)和pcb布板(图2)。流过led的最大电流由r3或r4设置，受控于j1的连接方式，亮度由pwm信号控制，在ic内部实现该功能。驱动器ic产生200hz的led电流调节信号，占空比取决于dim端的电压，例如：dim端电压为0.78v时，尾灯亮度设置在满亮度的20%。
图1. max16804高亮度led驱动器评估板电路原理图
stop和tail输入通过二级管d1、d2连接到in引脚。ic可以通过任何一个输入端供电，输入之间不会相互影响。d1和d2还可以在汽车电源总线出现尖峰电压时提供电压反向保护。电容c4和c3可以旁路stop电源线上的任何噪声，为dim引脚提供保护。
图2. max16804评估板pcb (原理图如图1所示)
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其中，d为所要求的占空比。
按照式2选择r1和r2，以满足dim电压的要求：
其中，0.6v为二级管d2的正向导通电压，5v为稳压器输出，vdim是所要求的dim引脚电压，以满足pwm占空比的要求。为了避免由于dim端输入偏置电流的变化影响dim电压，r2选择在20kω左右。
刹车模式
为了得到100%的占空比，dim电压需要设置在3.1v以上，stop端作用输入电压时，dim端通过d3获得足够的驱动电压，确保100%的pwm占空比。此时，无论tail端输入何种电压，都将以350ma连续电流驱动led。
led电流设置
max16804评估板电路可以通过跳线j1设置三种不同的电流(140ma、240ma或350ma)：
j2 jumper connection1 and 22 and 3open
led current350ma240ma140ma
如需不同的电流设置，可按照下式计算检流电阻(r3或r4)。
其中，0.198v为检流电压，iout为所要求的led电流，单位为安培。
功耗
器件(max16804)能够耗散2.758w的功率，该应用中，stop模式下功耗最大，按照下式计算最大功耗。
其中，vin为in引脚的输入电压，vled为led串的正向导通电压，350ma是通过跳线j1设置的最大led电流。绝大部分器件功耗通过裸焊盘耗散掉，为了改善散热，应将裸焊盘焊接在同等面积的电路板焊盘上，并使用多个过孔连接裸焊盘与地层的覆铜区域。
注意：max16804评估板在25°c室温环境下能够耗散最大额定功率，当环境温度较高时所能耗散的功率有所降低。为避免ic进入热关断状态，高温下应适当降低功耗。可下载(pdf)获取电路板所采用的元件列表以及pcb布局图。
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图3. tail模式下，350ma led电流通过一个1ω检流电阻设置，12v vin、9.3v led正向导通电压。利用200hz、20%占空比的pwm信号进行调节，使tail模式下的led亮度为最大值的20%，led电流幅度为350ma。
tail模式(图3和图5)下，200hz、20%占空比的pwm控制信号只允许1/5周期内有电流流过led，因而降低了led亮度。stop和tail模式下，led电流幅度精确调整至设置值，受限制的上升和下降时间有助于改善emi指标。
图4. stop模式下，350ma led电流通过一个1ω检流电阻设置，12v vin、9.3v led正向导通电压。stop模式下要求led处于满亮度状态，以350ma连续电流驱动led。
图5. tail模式下，240ma led电流通过一个1ω检流电阻设置，12v vin、9.3v led正向导通电压。利用200hz、20%占空比的pwm信号进行调节，使tail模式下的led亮度为最大值的20%，led电流幅度为240ma。
图6. stop模式下，240ma led电流通过一个1ω检流电阻设置，12v vin、9.3v led正向导通电压。stop模式下要求led处于满亮度状态，以240ma连续电流驱动led。
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