汽車前向照明為何需要高性能LED驅動器

　　設計參數

　　為了確保最佳性能和長工作壽命，LED 需要一種有效的驅動電路。這意味著，無論輸入電壓源怎樣變化，驅動器 IC 都必須高效率地提供準確的 DC 電流并提供準確的 LED 電壓調節。其次，驅動器 IC 必須提供一種調光方法，還要提供多種保護功能，以防遭遇 LED 開路或短路故障。除了依靠電氣環境十分惡劣的汽車電源總線可靠地工作，驅動器 IC 還必須經濟實惠，節省空間。

停/啟、冷車發動和負載突降情況

　　為了最大限度地提高燃油里程，同時盡量減少二氧化碳排放量，各種可選擇的驅動技術一直在不斷發展。不論這些新技術采用的是電動混合、清潔柴油還是更傳統的內燃發動機設計，它們都有可能還需要采用停-啟馬達設計。在世界各地的所有混合動力型汽車設計中，停-啟馬達已經普遍存在了，很多歐洲和亞洲的汽車制造商也已經在傳統的汽油和柴油汽車中采用了這類停-啟設計。福特汽車公司不久前在美國宣布，將在即將推出面向美國國內市場的車型中采用停-啟系統。

　　就發動機而言，停-啟系統的概念簡單易懂，當車輛停止時，發動機關閉，然后當要求車輛再次移動時，發動機立即重新啟動。在車輛停在車流中或停在紅燈處時，這可以節省燃油，減少尾氣排放。這種停-啟設計可以將燃油消耗和尾氣排放分別減少 5% 至 10%。然而，這種設計的最大挑戰是，不讓駕駛員感覺到整個停-啟過程。要想讓駕駛員感覺不到停-啟動作，會遇到兩個主要的設計障礙。第一個是快速重啟。有些制造商利用增強的啟動器設計，已經將重啟時間縮短至不到 0.5s，從而使重啟過程 真正不被感覺到。第二個設計挑戰是，當發動機關閉時，保持車中所有電子系統正常運行，包括由電池直接供電的空調系統和照明系統；同時保持足夠的電力儲備，以在要加速時快速重啟發動機。

　　為了納入停-啟功能，動力傳動系統的設計需要進行一些修改。也就是說，原來的交流發電機可能還要兼作增強的發動機啟動器，以確保快速重啟。此外，必須增加一個停-啟電子控制單元 （ECU），以控制發動機何時以及怎樣啟動和停止。在發動機 / 交流發電機關閉時，電池必須能給車燈、環境控制以及其他電子系統供電。另外，當發動機需要再次啟動時，電池必須能給啟動器供電。這種極端的電池加載要求又引入了另一個設計挑戰，這是一個電氣方面的挑戰，因為重啟發動機需要吸取很大的電流，這可能暫時將電池電壓拉低至 6V。對于 LED 驅動器的挑戰是，當電池總線電壓短暫降至 6V、然后在充電器回到穩定狀態時返回 13.8V 標稱值時，連續提供良好穩定的輸出電壓和 LED 電流。

　　汽車發動機處于寒冷或冰凍溫度中一段時間以后，會發生冷車發動情況。發動機油變得極度粘稠，需要發動機啟動器提供更大的扭矩，這又需要從電池吸取更大的電流。這種大的負載電流可能在一點火時，將電池 / 主總線電壓拉至低于 6V，之后，該電壓一般會返回到 13.8V 的標稱值。

　　當電池電纜意外斷接而交流發電機仍然在給電池充電時，就會發生負載突降。當電池電纜連接松動而汽車正在運行，或者當電池電纜斷開而汽車正在運轉，都會發生這種負載突降情況。這種電池電纜的突然斷接可能導致高達 60V 的瞬態電壓尖峰，因為交流發電機試圖全力給一個已經不在的電池充電。交流發電機上的瞬態電壓抑制器通常將總線電壓箝位在 30V 至 34V，并吸收大部分浪涌；不過，交流發電機下游的 DC/DC 轉換器和 LED 驅動器會遭遇高達 36V 的瞬態電壓尖峰。人們不僅期望這些 LED 驅動器能承受這樣的電壓尖峰，而且在發生這些瞬態事件時，這些 LED 驅動器還必須連續調節輸出電壓和 LED 電流。

　　短路保護

　　就白天行車燈和前燈而言，單串高亮度 LED 串中包括 6 到 20 個 LED。由于標稱輸入電壓為 13.8V，在某些瞬態情況下甚至更低，所以一般首選升壓型 LED 驅動器架構，因為這種架構比 SEPIC 或降壓-升壓型設計效率更高、更簡單和具成本效率。不過，直到不久前，升壓型架構一直難以抵御短路的影響。在汽車應用中這一點尤其重要，因為 LED 在前端碰撞中容易被損壞，而且任何電弧都可能點燃濺出的汽油。由于這個原因，過去大多數前端照明 LED 應用都采用更昂貴和更復雜的 SEPIC 解決放案，這種解決方案具備固有的短路保護能力。然而，隨著新的和具備非常堅固保護能力的升壓型 LED 驅動器的出現，未來的應用將會采用這種設計，以提供效率更高和具成本效益的解決方案。

　　EMI問題

　　降低 LED 驅動器的任何電磁干擾 （EMI） 都有利于電源總線的總體設計。因為 LED 驅動器通常是基于開關穩壓器的，所以降低開關噪聲是人們所希望的。這可以通過采用擴展頻譜頻率調制來實現。正如在圖 2 中