Дизайн светодиодного драйвера для автомобильного заднего освещения
Скачать PDF
Abstract
Во многих автомобилях один и тот же набор светодиодов освещает как задние фонари, так и стоп-сигналы. Поэтому светодиоды должны работать с двумя разными уровнями яркости: полная яркость для торможения и от 10% до 25% этой яркости (приглушенная) для задних фонарей. Диммирование лучше всего достигается с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ), которая поддерживает цветовой спектр светодиода во всем диапазоне яркости. Более того, микросхема драйвера светодиодов, генерирующая внутренний пилообразный сигнал с частотой 200 Гц, может упростить конструкцию драйвера, устраняя необходимость во внешнем ШИМ-сигнале. В этих указаниях по применению используется драйвер светодиодов высокой яркости (HB LED) MAX16804. MAX16804 объединяет двухрежимный DIM-вывод и встроенный линейный генератор 200 Гц, устраняет необходимость во внешнем ШИМ-сигнале и упрощает конструкцию драйвера.
Аналогичная статья появилась в выпуске EDN China за май 2009 г. .
Функции заднего фонаря (светодиоды затемнены) и стоп-сигнала (полная яркость) управляются входами TAIL и STOP драйвера светодиодов. Когда напряжение TAIL высокое, светодиоды задних фонарей работают с яркостью от 10% до 25% от полной яркости. Когда STOP высокий (при торможении), светодиоды работают с полной яркостью независимо от входа TAIL.
Технические характеристики драйвера заднего фонаря
- Входное напряжение питания (между STOP или TAIL и землей) составляет номинальное значение от 6 до 16 В и до 45 В во время сброса нагрузки.
- Выходное напряжение (V LED ) достигает (V IN — 1,4 В).
- Выходной ток (ток светодиода) при торможении составляет 350 мА, 240 мА или 140 мА, в зависимости от настройки J1.
- Рабочий цикл ШИМ тока светодиодов для задних фонарей составляет 20%.
Входы
- СТОП: подача входного напряжения питания от 6 до 16 В между СТОП(+) и ЗАЗЕМЛЕНИЕ(-) приводит в действие светодиоды с непрерывным током 350 мА, 240 мА или 140 мА, в зависимости от настройки J1.
- TAIL: подача входного напряжения питания от 6 до 16 В между TAIL(+) и GND(-) приводит в действие светодиоды с током 350 мА, 240 мА или 140 мА при рабочем цикле 10%, в зависимости от настройки J1.
Выходы
- LED+: подключение к аноду светодиода.
- LED-: подключение к катоду светодиода.
Описание схемы
Функции драйвера светодиодов для автомобильных задних фонарей (STOP и TAIL) могут быть легко реализованы с помощью ИС линейного драйвера светодиодов, требующей минимального количества внешних компонентов, таких как показанное устройство (MAX16804). См. схему цепи драйвера (
Рис. 1. Принципиальная схема оценочной платы драйвера светодиодов высокой яркости MAX16804.
Входы питания для STOP и TAIL подключаются к контактам IN через диоды D1 и D2. Микросхема может получать питание через любой вход, не влияя на другой вход. D1 и D2 также обеспечивают защиту от любых всплесков обратного напряжения, которые могут присутствовать на автомобильной шине питания. Конденсаторы C4 и C3 защищают вывод DIM, подавляя любой всплеск шума, который может присутствовать на линии STOP.
Рисунок 2. Фотография оценочной платы MAX16804 (схема показана на рисунке 1).
Работа в хвостовом режиме
Напряжение питания на входе TAIL подает только постоянное значение 0,78 В (генерируемое с выхода регулятора +5 В) на DIM, что, в свою очередь, приводит к тому, что светодиоды работают с рабочим циклом 20%. Этот рабочий цикл ШИМ в режиме TAIL не зависит от уровня напряжения на TAIL. Резисторный делитель R1/R2 устанавливает уровень напряжения DIM в режиме TAIL. Для рабочих циклов, отличных от 20 %, используйте следующее уравнение для определения соответствующего уровня напряжения на DIM (V ДИМ ):
где D — требуемый рабочий цикл в процентах.Используйте уравнение 2, чтобы выбрать значения R1 и R2, которые прикладывают это напряжение к DIM:
Работа в режиме СТОП
Напряжение на DIM должно быть выше 3,1 В, чтобы получить 100% рабочий цикл. Когда применяется вход STOP, DIM управляется достаточно высоко через D3, чтобы гарантировать 100% рабочий цикл. В результате светодиоды питаются непрерывным током 350 мА независимо от напряжения, подаваемого на TAIL.
Настройка тока светодиода
Оценочная плата для MAX16804 позволяет выбрать один из трех уровней тока (140 мА, 240 мА или 350 мА), установив перемычку J1: 9.0004
Перемычка J2 | 1 и 2 | 2 и 3 | Открыть |
Светодиодный ток | 350 мА | 240 мА | 140 мА |
Чтобы установить другой уровень тока, используйте следующее уравнение для расчета значения резистора измерения тока (R3 или R4). где 0,198 В — регулируемое напряжение измерения тока, а I OUT — требуемый ток светодиода в амперах.
Рассеиваемая мощность
Показанное устройство (MAX16804) может рассеивать до 2,758 Вт мощности. В этом приложении он рассеивает максимальную мощность в режиме STOP. Следующее уравнение позволяет рассчитать максимальную рассеиваемую мощность.
где V IN — напряжение питания на выводах IN, V LED — прямое напряжение цепочки светодиодов, а 350 мА — максимальный ток светодиода, который можно установить перемычкой J1.Примечание: оценочная плата MAX16804 может непрерывно рассеивать номинальную мощность ИС при температуре окружающей среды 25°C, но при более высоких температурах окружающей среды вам следует уменьшить рассеиваемую мощность, чтобы предотвратить срабатывание ИС из-за перегрева. Список деталей для этой платы с видами компоновки ПК и размещением компонентов доступен для скачивания (PDF).
Процедура включения питания
- Подключите светодиод + к аноду, а светодиод — к катоду светодиода или светодиодной цепочки.
- Чтобы включить ток светодиода 350 мА, соедините контакты 1 и 2 разъема J1.
- Для режима работы STOP подайте напряжение питания между STOP(+) и GND(-). Это напряжение должно быть минимум 6 В и как минимум на 1,4 В больше, чем прямое напряжение светодиода.
- Для режима работы TAIL снимите напряжение питания на STOP и подключите его между TAIL(+) и GND(-).
Результаты испытаний
На рисунках 3–6 показана кривая тока светодиода в режимах STOP и TAIL для токов светодиода 350 мА и 240 мА. В режиме STOP, когда требуется полная яркость светодиода (рис. 4 и 6), ток светодиода возрастает до установленного значения (350 мА или 240 мА), как только вы подаете питание между входом STOP и землей. Ток светодиода горит постоянно и не выходит за пределы установленного значения.
Рис. 3. Ток светодиода 350 мА в режиме TAIL, измеренный с помощью токоизмерительного резистора 1 Ом, 12 В IN и прямого напряжения светодиода 9,3 В. Для яркости 20% в режиме TAIL ток светодиода пульсирует с частотой 200 Гц, с рабочим циклом 20% и амплитудой 350 мА.
В режиме TAIL (рис.