为汽车LED照明系统创建24W电源

LED最初仅限于几个小众应用。由于各种技术，更好的制造技术和成本优化，LED直到最近才进入主流通用照明市场。全球市场仍处于发展阶段，而汽车和智能手机市场为LED市场增长提供了强大的推动力。然而，替换传统照明的投资成本相关方面仍然存在挑战，阻碍了LED市场的步伐。

汽车设计人员正在远离标准灯泡而倾向于使用LED阵列，LED阵列提供了不同风格的照明，并且具有波束成形和氛围照明等高级功能。

然而，在汽车系统中使用LED不是简单的事情。LED本质上具有独特的需求，而汽车系统在冷启动和负载突降等的情况下表现不稳定。它们也容易受到噪声的影响，这些噪声由照明或影响外部噪声的照明产生。正如我前面所说，经常有优化成本和热量的压力，因为任何功率损耗将转化生成为热量，最终导致在扩展使用中的可靠性问题。

TI已经开发了几种参考设计来克服这些问题。例如，图2中的用于汽车LED的TI Designs 24W升压和升压至电池参考设计（TIDA-01234）是用于汽车LED应用的24W高效率（94％），低成本的异步升压设计，此设计基于LM3481-Q1。

图2：24W LED驱动器参考设计–TIDA-01234

本参考设计适用于汽车高亮度照明，如头灯，尾灯和汽车内部LED照明系统。设计工作电压输入范围为6VIN至18VIN，可以以1A的恒定电流驱动串联的多串六至七个LED（16V至24V）。虽然针对典型工作情况进行了优化，但在冷启动情况下，此设计也将低至3VIN，在负载突降情况下，可高达42VIN。此设计支持模拟LED亮度控制和输出开路保护。在升压至电池配置中，输入电压可以高于，低于或等于所需的LED串电压。参见图3。

图3：升压至LED与升压至电池配置

输出电压可使用电阻分压器和反馈引脚进行编程；这是必要的，因为电阻器的值将决定电压输出。输出电流取决于负载要求和期望的LED强度。对于LED应用，需要恒定电流以保持特定的期望亮度；在汽车系统中的所有情况下保持亮度是一种挑战。该参考设计使用LM3481-Q1升压控制器进行电流检测来实现恒定电流。

为了保持流过LED的恒定电流，在控制器的输出处设有检测电流的电流检测电阻器Rshunt。此设计使用50mΩ的电流检测电阻来产生50mV的交叉电压。INA213-Q1放大此交叉电压，提供增益=50。使用注入电流检测放大器的外部电压，通过改变输出电流，可以在输出端对LED进行模拟调光。

如果输出LED烧坏或在输出电路断开（这将导致输出电压持续上升），参考设计提供输出开路保护。在升压配置中，连接在VOUT和电压反馈分压器之间的齐纳二极管钳位齐纳电压（Vz）的输出电压和电流检测放大器的输出电压。

为了在输出电压接近输入电压的情况下产生恒定电流，您可能认为需要使用复杂昂贵的降压-升压或单端初级电感转换器（SEPIC）结构。但通过将LED串的阴极连接到输入而不是接地，可以将参考设计修改为升压至电池配置。在这种配置中，输入电压可以高于，低于或等于所需的LED串电压。

对于升压至电池，参考设计为开路保护提供了另一种解决方案。使用晶体管Q2（见原理图）与R5，R6，R7，R8和D2组合检测输出电压和输入电压之间的差分电压。当差分电压上升到输出的过压（Vov）时，齐纳二极管D2导通，用Q3下拉补偿引脚电压。因此，输出电压将保持在较低水平，直到负载再次出现。

TI设计和测试了用于汽车LED的24W升压和升压至电池参考设计，支持设计人员克服全部汽车系统情况和问题，完成成功的设计。它还可以作为简单的解决方案，满足严格的系统实施成本和LED照明电路的复杂性。