汽车外部照明 - 后灯设计挑战

LED照明在汽车外部照明中 越来越受欢迎， 因为它们提供了设计的灵活性 和更高的效率。 各种系统架构和功率变换器拓扑结构 被用于汽车外部照明应用中， 这给设计带来了需要解决的挑战。 本次培训将首先展示 外部照明的主要驱动因素， 然后讨论后部照明的主要架构， 包括TI可能的解决方案。 最后一部分介绍了后照明设计面临的挑战 以及如何解决这些挑战。 汽车外部照明应用 可分为三大类，前照灯、 后照灯和小照明灯。 前端照明是最耗电的应用， 往往具有高度的复杂性。 我们在这个领域看到了大量的创新。 在后灯应用中，我们有中等功率的要求， 并增加了动画的复杂性。 小灯应用使用小功率， 具有基本的可控性要求。 在汽车外部照明应用领域， 主要驱动因素是先进的照明技术， 增加了设计的灵活性 和可靠性，增加了可视性， 为一个更安全，更愉快的驱动器， 并使用光作为感知和通信工具。 使用LED光源的主要驱动因素 是更低的燃料消耗和CO2排放的更高效率， 更长的生命周期和更好的抗冲击能力， 增加的功能，如ADB和AFS， 增加设计灵活性和更好的调光 和开启速度性能。 在汽车外部照明应用中， LED驱动电源结构 可分为双重阶段和单一阶段。 双重阶段结构由电压预调节器 和LED驱动器组成。 在单一阶段结构中， LED驱动器 直接由电池电压提供。 这两种架构都可以在前灯 和后灯应用中找到。 下一节将讨论汽车后部照明的 主要系统架构， 包括TI可能的解决方案。 在一个典型的尾灯，有几个光功能集成， 如停车灯，尾灯，转弯灯，雾灯，和反光灯。 在经典的基本尾灯系统中， 每个灯的功能都由车身控制模块 从一个专用的高侧开关供电。 此外，诊断是发生在PCM内的 高侧开关。 如果需要更多的功能，如顺序转向灯， 可以使用高分辨率，其中系统的一部分 集成了一个微控制器。 该微控制器用于实现动画、 诊断功能以及PCM 与后灯之间的通信。 这张幻灯片展示了后灯的基本LED驱动模块。 不同光功能的LED串 由恒流调节器驱动。 在输入端，有一个反向电压保护 和一个电压预调节器， 为LED驱动器提供一个恒定的电压。 可以添加温度传感器 来实现温度降额。 也可以使用离散的 LED驱动器解决方案。 一个更先进的解决方案是动态LED驱动模块。 除了基本的LED驱动模块外， 系统中还有一个MCU 和一个通信接口。 MCU可以与PCM通信， 控制LED驱动器用来实现 PWM调光和动画， 使系统非常灵活。 智能后灯中最先进的系统是 数字接口LED驱动模块。 LED驱动器有一个 与MCU通信的数字接口。 驱动程序是完全可编程的， 这使各种动画和亮度控制 得以实现。 对于板外连接，可以使用物理CAN层。 本节介绍各种后方照明设计的挑战 和如何解决它们。 设计的一个挑战是 实现故障识别的综合诊断。 这可以包括开放，短路，和信号LED短路检测。 对于先进的系统，拥有一个 强健可靠的通信接口 对于高速和离线通信是至关重要的。 后方照明应用的另一个挑战是 实现高精度LED电流控制。 这是需要精确的亮度设置 和温度补偿。 这个表格显示了德州仪器线性LED驱动器的 解决方案。 该设备可以根据 诊断和电流控制的要求进行选择， 以解决系统级的设计挑战， 后灯的热性能 也是一个挑战。 PCB需要具有成本效益， 环境温度可以达到105℃。 因此，LED驱动器上的功率损耗 需要最小化。 另一个挑战是在电池供电暂态期间 保持连续的光输出。 这两个挑战都可以通过 使用电压预调节器来解决， 为LED驱动器提供一个恒定的电压。 对于电压预调节器，可以使用 不同的拓扑结构。 这张表显示了不同类型 电压预稳压器之间的简短比较。 后灯应用的最佳解决方案 主要取决于工作输入电压范围 和LED串电压。 在尾灯应用中使用开关稳压器时， 减少电磁干扰 是一个很大的挑战。 有几个领域 可以降低电磁干扰，如良好的层技术，PCB堆叠， [听不清]电路，和使用滤波器组件。 在设备层面，新的TI热棒集成电路封装 和扩频特性使设计更容易 通过限幅线。 以上就是本期培训视频的全部内容。