驅(qū)動汽車照明LED的典型架構(gòu)及設(shè)計技巧

夜間駕駛時，您可能很少會想到汽車的前大燈和尾燈，而我對這些照明系統(tǒng)中的很多設(shè)計元素卻非常著迷：

車身造型師設(shè)計出令人贊嘆的前大燈和尾燈輪廓和外形，激發(fā)消費者的購買欲望

政府監(jiān)管機構(gòu)關(guān)注光束的形狀和亮度

系統(tǒng)架構(gòu)師決定光源和功能

光學(xué)工程師開發(fā)了反光碗和玻璃特性

機械工程師選擇材料并設(shè)計光源的物理結(jié)構(gòu)

電氣工程師設(shè)計電路為光源供電并與車載電子設(shè)備通訊。

鑒于燈光設(shè)計中涉及的眾多學(xué)科，最終產(chǎn)品的開發(fā)過程也便自然而然地會有很多的設(shè)計選擇。今天，我想談?wù)勂渲械?a target="_blank">LED燈。

LED燈

和家用照明一樣，汽車的外部照明之前也多采用白熾燈。隨著發(fā)光二極管（LED）燈在家庭中的使用日益普遍，它在汽車市場也逐漸受到追捧。LED汽車尾燈和剎車燈便是一個例證。設(shè)計人員經(jīng)常使用一組共享的LED串作為這兩種車燈的光源。當(dāng)駕駛員剎車時，剎車燈變亮，而尾燈則變暗。這一功能是設(shè)計人員通過驅(qū)動LED光源的電子設(shè)備中的調(diào)光功能實現(xiàn)的。

圖1所示為驅(qū)動LED前大燈和尾燈的電子元件的框圖。

圖1：驅(qū)動汽車照明LED的典型架構(gòu)的框圖。

汽車LED前大燈和尾燈系統(tǒng)調(diào)光中的一些關(guān)鍵考慮因素包括：

帶PWM的LED驅(qū)動器：如圖1所示，LED驅(qū)動器，即向LED提供電流的電子電路，從定時器電路接收脈寬調(diào)制（PWM）信號。該PWM信號的占空比控制由LED驅(qū)動器驅(qū)動的平均電流，而平均電流又控制LED光源的亮度。因此，當(dāng)駕駛員剎車時，來自LED的光變亮，而僅提示周圍車輛和行人時，則光被調(diào)暗。電子設(shè)計工程師通常使用TI的555定時器集成電路（IC）生成PWM信號，該定時器集成電路（IC）廣泛用于汽車、工業(yè)和其它很多行業(yè)。

占空比精度：基于555定時器的PWM信號的缺點是占空比的精度不足。影響占空比的555定時器IC參數(shù)在不同的IC上會各不相同；這意味著即使設(shè)計中的每個組件值都相同，一個555 IC定時器產(chǎn)生的占空比與另一個555 IC產(chǎn)生的占空比也可能會不同。而在汽車中，這就意味著左右兩側(cè)的尾燈亮度可能不同。解決這個問題的方法之一，是用以晶體為時鐘源的微控制器代替555 IC，從而生成精確的占空比PWM信號。但是，這個解決方案需要使用更多的昂貴部件和更復(fù)雜的軟件編程。另一種方法是在制造過程中校準(zhǔn)尾燈的亮度。但是，這種方法要求電子設(shè)備支持校準(zhǔn)，因而所需的生產(chǎn)時間更長，也會提高整體的產(chǎn)品成本。

反饋：第三種可能性是使用反饋。圖2描述了這一方法。原理很簡單：將PWM占空比與精確參考值進(jìn)行比較，然后相應(yīng)地調(diào)整定時器的電路輸出。這種方法操作簡單而且成本效益較高。

圖2：框圖中添加了反饋，用于提高TI 555定時器電路生成的PWM信號的精度。

我相信您會一定會問：這種方法有效嗎？答案是肯定的！汽車照明的精密PWM調(diào)光LED驅(qū)動器參考設(shè)計中包含有相關(guān)的設(shè)計細(xì)節(jié)和測試結(jié)果。

希望我為汽車照明設(shè)計師又提供了一個有用的技巧。我相信，采用反饋來改善占空比精度的這個方法比其它方法更加簡單，成本優(yōu)勢也更高。現(xiàn)在，嘗試一下吧，不要忘了給我提供反饋！