账号:
密码:
智动化 / 文章 /

智慧型後车灯
IC系列搭配延伸诊断功能
[作者 英飛凌]   2020年08月14日 星期五 浏览人次: [1970]

LED 推动了车灯的创新突破,提供各种具吸引力的设计可能性,协助宣传汽车制造商的形象及品牌,不但节能也有助於减少二氧化碳排放,并能由汽车制造商快速整合。


整合式 LED 驱动器大约在五年前开始,於欧洲市场完胜分立式 LED 尾灯控制解决方案。LED 除了应用於豪华车款,在小型车辆平台的使用情形也日渐广泛,具备提升可靠度及节省成本等各种优点,并提供更妥善的诊断功能,以符合法律规定。


此外,像是功率转换及脉宽调变(PWM)等进阶功能,也让系统开发人员享有更充裕的照明设计弹性。(图一)


图一 : 英飞凌LED驱动器IC LITIX Basic+具备延伸诊断功能,可用於侦测短路,符合许多汽车制造商的规范。
图一 : 英飞凌LED驱动器IC LITIX Basic+具备延伸诊断功能,可用於侦测短路,符合许多汽车制造商的规范。

因应持续增加的需求

英飞凌全新的 LED 驱动器系列 LITIX Basic+(图一),可因应持续增加的设计需求。其中包含七项全新装置,让 2013 年上市的既有 LITIX Basic 系列产品更加完备。这两款驱动器系列产品都使用高压侧线性电流来源,用於低功率及中功率的外部灯光,此外,也适合车内及工业 LED 照明等各种应用。


LITIX Basic+ LED 驱动器系列的七项装置(单通道、双通道及三通道版本),提供 LITIX Basic 知名的扩充能力:LITIX Basic+ 装置针脚输出几??相同,可轻松调整设计,只要熟悉一项装置,就能熟悉整个系列。所有装置都符合汽车规范,并以14针脚封装供应 (TSDSO-14 EP)。


所有驱动器都配备过载、短路及温度过高等整合式保护功能,此外也提供保护避免反向极性(反接电池保护)。系列产品的输入电压范围为 5.5 V 至 40 V,其中模组可支援的 LED 电流范围为 5 mA 至 360 mA。LITIX Basic+ 具备高度精准的电流,能够满足全球汽车供应商的需求(图二)。



图二 : LITIX Basic+电流精准度(单位为%)
图二 : LITIX Basic+电流精准度(单位为%)

电流精准度是以 K 因子定义;K 因子是输出电流与叁考电流之间的比率,部分地区规定 LED 电流要达到 5% 的精准度。装置提供有利的 EMC 行为,可减少使用额外滤波器元件打造稳定系统,进而降低系统费用。


诊断功能对安全至关重要

车辆必须能够诊断灯光问题,如果 LED 突然无预警故障,就会严重影响道路交通安全。可靠的 LED 负载诊断功能,可协助永久遵循照明相关法规规定。(图三)



图三 : LITIX Basic+ERRN状态网路
图三 : LITIX Basic+ERRN状态网路

LITIX Basic+ LED 驱动器的标准诊断功能,可侦测接地短路(SC,短路)及 LED 链负载中断(OL,开路负载)等问题。如果有多个LED驱动器用於一项灯光功能,可在故障时以整合式的 N-1 功能自动将其停用,亦即只要有一个故障的LED链,就会停用完整的照明功能。


同步作业是透过故障状态网路 ERRN 进行(图三),其中最多可直接连接 16 个LITIX Basic+装置,只需要一个外部提升电阻器。如果电路板出现故障,每装置耗电量就会大幅降低为 850 μA,而侦测故障装置的耗电量最高为 1.25 mA;实际上装置会产生少量的总故障电流,以便在 车身控制模组(BCM)进行诊断。


短路侦测

除了前述诊断功能以外,LITIX Basic+ 装置也能非常灵活地诊断单一 LED 短路(SLS,单一 LED 短路)。美国市场及许多德国汽车制造商都要求这项诊断功能,可由驱动器系列的三项装置提供:兼具输入与输出通道的 TLD2132-1EP(1in/1out)、TLD2131-3EP(1in/3out) 及 TLD2331-3EP(3in/3out)。


故障诊断电路会比较 LED 链电压及可设定的叁考电压。如果 LED 链之中有一个 LED 短路,则驱动故障 LED 链的通道就会降低输出电压,降低幅度大约是一个 LED 的顺向偏压(图 4a)。输出电流持续通过LED,因为闭合电路仍然存在。由於输出电压槽低於叁考电压值


VOUTSLS_REF


装置就会侦测到故障。



图四 :  (a)电压曲线显示LED故障;(b)LITIX Basic+短路侦测方块图
图四 : (a)电压曲线显示LED故障;(b)LITIX Basic+短路侦测方块图

叁考电压会依据使用中的LED及其操作点(LED 电流、温度),由 SLS-REF 针脚的电阻进行调整(图 4b)。根据系统需求,故障时产生的行为可透过两个针脚(D及DS)设定为下列方式:由 LED 驱动器在 ERRN 针脚回报故障,或是回报故障并关闭;关闭时可能会出现 10 nF 的少量延迟。


LITIX Basic+提供自动重新启动功能,适用於接地及负载中断之後的短路情况。其中新增主动重试模式作为新功能,以处理只有装置开启时能够侦测的个别 LED 短路问题。


LED驱动器在主动重试模式中,会在单一 LED短路时短暂重新启动已关闭的LED,以执行新的诊断。如果错误不存在,所有 LED驱动器都会重新启动。取样频率可利用小型电容弹性调整(约 220 nF)。以上设定选项让 LITIX Basic+ 提供目前深具弹性的单一LED短路诊断功能。


LITIX Basic+ 结合启用/诊断启用针脚(EN/DEN),可配置简易的分压器,以便开启或关闭装置和诊断功能。分压器及其他设定元件可由多个LITIX Basic+ 模组同时使用(图五),大幅降低系统成本。



图五 : 功率转换功能
图五 : 功率转换功能

功率转换功能

TLD1114-1EP(1in/1out)具备整合式功率转换功能,可支援广大的可用输出电流范围(最高 360 mA),适用於煞车灯、倒车灯及後雾灯。前述灯光功能会增加 LED 驱动器的功率损耗,而整合式功率转换功能则可利用外部电阻器消除大部分功率损耗,代表装置也能在最大电流情况下运作。电阻器可均匀分布在电路板上,以最隹方式利用其中可用的冷却区域。


TLD1114-1EP装置功率转换功能的理论基础,是部分电流会由外部通过装置的电源区段。外部电流会流过电阻器/MOSFET 电路(图五),其中电阻器 R1及 R2承担最大部分的功率损耗,而外部 MOSFET 仅用於切换电源电路。


图中显示LED电流分为内部电流

IOUTS


及外部功率转换电流


IPS


。只要输出电压


VfLED


及??值电压

VGSth


超越供电电压

VS


,就会启动功率转换电路。为了确切监控 LED电流,会引导此电流返回 LED 驱动器的控制??路,并将其整合至控制电路中。控制??路会测量外部提供的电流,并增添额外电流以达到定义的LED电流。


电流分布程度可利用外部电阻器大小设定。许多灯光功能不需要使用外部MOSFET,例如平均电流约 250 mA 的功能,以及仅透过供电电压切换的灯光功能。


应用范例:整合式尾灯煞车灯

许多车款都是以相同的 LED 实作各种尾灯功能,例如整合式尾灯煞车灯。只要调整 LED 电流,就可产生所需的不同灯光功能,通常是利用脉宽调变(PWM)加以实作。LITIX Basic+系列提供三项元件搭载整合式PWM计时器模组,分别是TLD2141-3EP (1in/3out)、TLD2252-2EP(2in/2out)及TLD2142-1EP(1in/1out)。整合式尾灯功能可透过变更脉宽提供,符合成本效益:例如 100% 用於煞车灯,20%则用於尾灯。


图六描述的应用范例,是由三项 LITIX Basic+建构区块组成(一个 TLD2141-3EP及两个 TLD2131-3EP),打造出整合式尾灯煞车灯,其中由九个LED链组成,每个LED链各有三个LED。



图六 : 以三个 LITIX Basic+ 模组打造整合式尾灯煞车灯的应用范例
图六 : 以三个 LITIX Basic+ 模组打造整合式尾灯煞车灯的应用范例

TLD2141-3EP是计时器建构区块,可产生PWM讯号提供给所有三个驱动器,只要在供电线路应用电压(图6所示的

VTAIL VSTOP

),


LED驱动器就会自动启动,而PWM驱动器也会同步启动。PWM 频率及脉宽是由两个电阻器及一个电容器设定。PWM输出针脚将 PWM 讯号由 TLD2141-3EP 传递至另外两个建构区块。这样可以减少必要的外部元件,且所有 LED 驱动器能够同步运作,产生均匀的亮度变化。


PWM 驱动器级以电晶体开关设定为 100%,因此在切换为煞车供应线路

VSTOP


时,煞车灯 LED 的亮度就会提升。图六右侧显示 LED 电流,需视尾灯

 VTAIL


及煞车灯

VSTOP


输入讯号而定。


多项 LITIX Basic+ 模组提供输出针脚,用於复制LED叁考电流,并将其提供给下列 LITIX Basic+ 模组作为叁考电流。这样就可以将第一个驱动器的OUT_SET针脚,连接第二个驱动器的IN_SET针脚,协助系统工程师减少所需的电阻器数量。(图七)



图七 : LITIX Basic+ 系列概观
图七 : LITIX Basic+ 系列概观

LITIX Basic+系列隶属於LITIX LED 驱动器系列产品,适用於汽车LED应用。除了适用於中低功率车外灯的 LITIX Basic+,也可使用LITIX Basic和LITIX Linear 因应後车灯的各种高低功率应用。LITIX Basic 也用於车内 LED 应用(例如 LED 阅读灯),或是日间行车灯 (DRL)等注重成本的车前灯应用。LITIX Power 系列由适合 LED 的 DC/DC 转换器组成,可用於 DRL、近光灯及远光灯照明等应用。LITIX Power Flex系列DC/DC转换器自2016 年起支援高功率及节能型车前灯应用。


(本文作者Gernot Unterweger1、Volker Taggruber2现任英飞凌科技1应用工程师、2汽车 LED 驱动器产品行销经理)


**刊头图 (source c Infineon Technologies AG)


作者简介


Gernot Unterweger 现任英飞凌科技应用工程师,负责汽车 LED 驱动器。他曾在菲拉赫 (Villach) 的克恩藤应用科学大学 (Carinthia University of Applied Sciences) 主修系统设计。


Volker Taggruber 现任英飞凌科技汽车 LED 驱动器产品行销经理,以 LITIX产品经理的身分负责适合後车灯应用的汽车 LED 驱动器。他曾在雷根斯堡大学 (University of Regensburg) 及伊利诺大学厄巴纳香槟分校 (University of Illinois at Urbana-Champaign) 主修物理。


相关文章
以即用eSIM 行动通讯能力快速安全大规模部署工业物联网
蓝绿色LED有助提升多元色觉者之色彩辨识性
电力电子模型之频率响应分析估测
全新电容式 MEMS设计大幅提升音讯拾取品质
锁定新一代导弹制动系统的无电刷直流马达
comments powered by Disqus
  相关新闻
» 恩智浦以四大关键技术打造多元应用面向
» IIR HiRel 与 NASA毅力号火星探测车共创里程碑
» 预先整合多国多领域网路覆盖率 英飞凌eSIM全面串联IoT设备
» 博世针对工业和物联网应用推出十年供货计画
» 工研院生医成果助攻精准医疗与居家医疗落地化
  相关产品
» 安勤新款嵌入式电子纸显示器更新即时便利 都市绿能再升级
» 英飞凌推出全新马达系统IC 开拓汽车马达系统的整合新境界
» Vicor发布新款ZVS 降压稳压器 PI3323/PI3325
» Vicor 美商怀格科技推出符合 6U VITA-62 标准的全新电源供应器
» 英飞凌推出COT引擎的OptiMOS IPOL稳压器 强化瞬态效能


刊登廣告 新聞信箱 读者信箱 著作權聲明 隱私權聲明 本站介紹

Copyright ©1999-2020 远播信息股份有限公司版权所有 Powered by O3
地址:台北市中山北路三段29号11楼 / 电话 (02)2585-5526 / E-Mail: webmaster@hope.com.tw