半導(dǎo)體技術(shù)如何改變汽車照明硬件設(shè)計(jì)線路圖

汽車照明持續(xù)飛速發(fā)展。盡管LED光源可提高效率并具有獨(dú)特的車輛風(fēng)格，但原始設(shè)備制造商（OEM）現(xiàn)在正在實(shí)現(xiàn)新穎且有用的照明用例。在本技術(shù)文章中，我想重點(diǎn)介紹幾種半導(dǎo)體技術(shù)，他們正在影響大燈、尾燈和內(nèi)飾照明系統(tǒng)的路線圖。

自適應(yīng)大燈系統(tǒng)

自適應(yīng)前燈系統(tǒng)和自適應(yīng)遠(yuǎn)光大燈系統(tǒng)分別調(diào)整近光燈和遠(yuǎn)光燈的形狀。盡管歐洲生產(chǎn)汽車都可使用自適應(yīng)大燈，但美國汽車制造商無法使用這些高級(jí)燈。不過，這種情況可能很快就會(huì)改變。自適應(yīng)系統(tǒng)使用大功率LED作為光源，這需要大功率LED驅(qū)動(dòng)器來調(diào)節(jié)電流，并達(dá)到所需亮度。開關(guān)LED驅(qū)動(dòng)器必須用于實(shí)現(xiàn)高效率，并實(shí)現(xiàn)用于熱管理的兩級(jí)功率處理拓?fù)洹?/p>

第一級(jí)是升壓穩(wěn)壓器。它管理變化較廣的汽車輸入電壓，并創(chuàng)建穩(wěn)定的中間電源軌。第二級(jí)是降壓電流調(diào)節(jié)器，可用適合動(dòng)態(tài)LED負(fù)載的低輸出電容來實(shí)現(xiàn)。但是，由于LED驅(qū)動(dòng)器被用作開關(guān)穩(wěn)壓器，因此您將必須應(yīng)對(duì)電磁兼容性（EMC）的挑戰(zhàn)。

LED驅(qū)動(dòng)器和矩陣管理器功能和選項(xiàng)

考慮到大燈系統(tǒng)的發(fā)展速度，設(shè)計(jì)的靈活性至關(guān)重要。在自適應(yīng)系統(tǒng)中，您可將新型的TPS92682-Q1雙通道、雙相LED控制器用作大燈第一級(jí)的恒壓升壓調(diào)節(jié)器。如果您的路線圖上有靜態(tài)大燈，則可將該器件配置為恒流降壓-升壓/升壓/單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器（SEPIC）LED驅(qū)動(dòng)器。TPS92682-Q1還具有可編程擴(kuò)頻調(diào)制功能，可幫助輕松滿足EMC要求。

對(duì)于降壓電流調(diào)節(jié)器的第二級(jí)，另一種器件TPS92520-Q1以小巧的解決方案尺寸提供了高功率密度，這通過具有高達(dá)2.2MHz開關(guān)頻率和串行外設(shè)接口的單片、雙同步降壓恒流LED驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)。除TPS92520-Q1提供的高集成度和功率密度外，其控制架構(gòu)還提供了真實(shí)的平均電流調(diào)節(jié)，以及動(dòng)態(tài)和矩陣負(fù)載兼容性。

雖然TPS92682-Q1和TPS92520-Q1可作為大燈電子控制單元（ECU）的驅(qū)動(dòng)力，在任何大燈系統(tǒng)中都可以找到，但矩陣管理器集成電路負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)大燈的光束形狀。矩陣管理器位于大燈的像素板上，可精確控制每個(gè)像素的強(qiáng)度，以生成不同的光束圖案并照亮整個(gè)視野，同時(shí)避免迎面而來的眩光。

由于LED像素板通常通過線束連接到ECU，因此需應(yīng)對(duì)可靠的通信和減小的線束尺寸等挑戰(zhàn)。TPS9266X-Q1提供了一個(gè)魯棒而輕巧的通信接口，以及一整套診斷程序，可直接檢測(cè)并向ECU報(bào)告像素級(jí)LED故障。

大燈ECU參考設(shè)計(jì)

DLP?技術(shù)功能和選項(xiàng)

基于TI DLP技術(shù)的大燈不僅可實(shí)現(xiàn)對(duì)大燈光束形狀的高分辨率調(diào)節(jié)；它們還啟用符號(hào)投影來協(xié)助駕駛員。符號(hào)可與駕駛員以及路上其他人員通信。例如，使用大燈繪制道路上汽車計(jì)劃路徑的車道標(biāo)記可幫助駕駛員在危險(xiǎn)的駕駛條件下導(dǎo)航，并且還可與要行駛的其他車輛進(jìn)行通信。DLP5531-Q1芯片組適用于汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，已針對(duì)大燈應(yīng)用和當(dāng)今道路進(jìn)行了優(yōu)化。查看DLP自動(dòng)大燈參考設(shè)計(jì)。

電機(jī)功能和選項(xiàng)

改變光束的另一種方法是大燈水平調(diào)節(jié)，其中不管道路的傾斜度或駕駛員是否加速或減速，光束都能照亮道路。將大燈指向道路，尤其可提高夜間駕駛時(shí)的視野，從而提高駕駛安全性。雙極步進(jìn)電機(jī)通常用于控制大燈水平。DRV8899-Q1步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器不僅具有驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率級(jí)，還具有失速檢測(cè)功能，無需額外的傳感器。

隨著基于通信技術(shù)的照明控制模塊的不斷擴(kuò)展，德州儀器的控制器局域網(wǎng)（CAN）收發(fā)器產(chǎn)品系列（例如TCAN1044-Q1），本地互連網(wǎng)絡(luò)（LIN）收發(fā)器產(chǎn)品（例如TLIN1029-Q1），和基于系統(tǒng)的芯片（例如TCAN4550-Q1和TLIN14415-Q1）是汽車照明應(yīng)用的不錯(cuò)選擇。

動(dòng)態(tài)尾燈

在諸如制動(dòng)燈和轉(zhuǎn)向指示燈等尾燈信號(hào)功能方面，LED光源正變得越來越通用，現(xiàn)在甚至可涵蓋動(dòng)態(tài)和/或個(gè)性化照明消息。

靜態(tài)照明

適用于尾燈的汽車兩級(jí)（SEPIC+線性）靜態(tài)LED驅(qū)動(dòng)器模塊參考設(shè)計(jì)顯示了兩級(jí)LED驅(qū)動(dòng)器。其第一級(jí)電壓調(diào)壓器通過SEPIC拓?fù)渲信渲玫腖M5155-Q1實(shí)現(xiàn)。這種降壓-升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使燈可在低電池電壓下工作，并在高電池電壓下調(diào)低電壓，以便從熱管理角度優(yōu)化第二級(jí)LED驅(qū)動(dòng)器。

動(dòng)態(tài)照明

德州儀器的新型12通道高側(cè)LED驅(qū)動(dòng)器TPS929120-Q1專為動(dòng)態(tài)照明應(yīng)用而開發(fā)。該器件使用FlexWire（德州儀器獨(dú)有的接口）來實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的像素控制。FlexWire是基于通用異步接收器發(fā)送器（UART）的接口，具有自動(dòng)波特率檢測(cè)功能，因此高LED計(jì)數(shù)系統(tǒng)可獨(dú)立調(diào)光。完整的診斷和故障安全模式可確保完整LED燈的可靠性。

數(shù)字接口LED驅(qū)動(dòng)模塊參考設(shè)計(jì)

TPS929120-Q1包括12位脈沖寬度調(diào)制（PWM）調(diào)光功能，并提供板外支持 —— 適用于可能橫跨車輛整個(gè)長度的尾燈實(shí)現(xiàn)，如圖1所示。如數(shù)字接口LED驅(qū)動(dòng)模塊參考設(shè)計(jì)所示，TPS929120-Q1可與CAN或LIN通信收發(fā)器連接，以提高通信穩(wěn)定性。

其他尾燈趨勢(shì)

尾燈正實(shí)現(xiàn)將樣式和個(gè)性化相結(jié)合的新的信號(hào)方式。一個(gè)示例是滑動(dòng)轉(zhuǎn)彎，其中轉(zhuǎn)向指示燈LED依序而非全部一次點(diǎn)亮，使其看起來好像在滑動(dòng)轉(zhuǎn)向指示燈一樣。另一個(gè)趨勢(shì)是使用尾燈為駕駛員顯示歡迎消息，甚至可為車后駕駛員顯示消息警報(bào)。

個(gè)性化內(nèi)飾照明

駕駛艙內(nèi)的照明也在發(fā)生變化。其中一個(gè)變化是采用了大量的LED，以便顯示個(gè)人消息（例如歡迎消息），或適應(yīng)光束照在特定位置（例如移動(dòng)時(shí)照在前排乘客座椅上）。

TLC6C5724-Q1是一款24通道紅綠藍(lán)LED驅(qū)動(dòng)器，可獨(dú)立控制每個(gè)通道，這對(duì)于分區(qū)應(yīng)用至關(guān)重要。該LED驅(qū)動(dòng)器與前端降壓轉(zhuǎn)換器（如LMR33630-Q1 或 LMR36015）完美結(jié)合，可用于個(gè)性化的內(nèi)飾照明，例如分區(qū)圓頂燈或RGB照明。LMR33630-Q1是36V輸入電壓/ 3A輸出電流器件，而LMR36015是60V輸入電壓/1.5A輸出電流器件，最高結(jié)溫為150°C。前端降壓型穩(wěn)壓器改善了解決方案的熱性能，如經(jīng)EMC測(cè)試的適用于車內(nèi)照明的汽車像素化頂燈參考設(shè)計(jì)。

更亮、定制的水坑燈

地面投影的初衷（有時(shí)也稱為“水坑燈”或“光毯”）是在車輛附近亮燈，以幫助駕駛員駛?cè)?。下一代水坑燈將使用DLP技術(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)地面投影。該技術(shù)不僅可動(dòng)態(tài)更改投影位置，還可動(dòng)態(tài)更改投影內(nèi)容。此功能可在駕駛員入車之前向他們傳達(dá)信息，警告汽車周圍的人員或?yàn)槠囍圃焐烫峁?a target="_blank">品牌推廣機(jī)會(huì)?，F(xiàn)在可使用帶有可投射靜態(tài)符號(hào)（例如徽標(biāo)）的靜態(tài)水坑燈的汽車。

透明車窗顯示

隨著拼車潮的持續(xù)增長，需要開發(fā)一種系統(tǒng)來向客戶顯示與共享有關(guān)的消息。另外，自動(dòng)駕駛汽車的趨勢(shì)要求汽車與其他車輛和行人通信的方法。

可顯示此類消息的一個(gè)空間是車窗。DLP技術(shù)可在汽車停車時(shí)在車窗上投射信息，并在汽車行駛時(shí)保持車窗視野清晰。這種DLP投影儀與專門的屏幕技術(shù)相結(jié)合，還可在車窗上顯示宣傳廣告。這對(duì)于汽車OEM來說具有誘人前景。

有多種類型的屏幕技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)透明車窗顯示，而對(duì)于其中許多技術(shù)而言，DLP投影儀天然適合照亮屏幕。一種技術(shù)是由DLP投影儀內(nèi)部的405 nm光激發(fā)的嵌入在車窗內(nèi)的發(fā)光磷光體薄膜。德州儀器的DLP3034-Q1 和 DLP5534-Q1均支持基于405 nm的照明源。

結(jié)論

整個(gè)車輛的照明系統(tǒng)正在實(shí)現(xiàn)新的、令人振奮的功能。德州儀器的半導(dǎo)體產(chǎn)品使這些功能和參考設(shè)計(jì)變得更容易，為您提供更好的設(shè)計(jì)起點(diǎn)，并縮短上市時(shí)間。

審核編輯：郭婷