1車用LCD面板背光應用電源浪涌設計考量

車用的DC電源由電源線提供，這條電源線連接了所有基于線路供電的電子模組、電池，以及由汽車引擎驅動的發電機。對于典型的12V或24V系統來說，我們通常看到的電源電壓變化為±30％。因此，汽車應用中的所有電子模組都應該特別注意輸入電壓的變化。但是在電源浪涌期間，電源電壓會大幅上升。在國際標準ISO7637-2中有pulse 2a和pulse 5a規範，并說明產生浪涌的一些塬因，pulse 2a所定義的浪涌是由線路和線束供電的電子模組中突然中斷的電感電流所引起。pulse 5a所定義的浪涌是由以下情況所引起：當一個負載突降瞬態放電的電池被斷開而且發電機同時又在利用殘存在其電路的其他負載產生的充電電流時，激增發生并產生浪涌。

　　描述上述浪涌的典型電源電壓曲線如圖1所示，相應的參數列于表1。由圖中可看出最大電源電壓可能是額定電壓的5至7倍。雖然浪涌的持續時間不長，對pulse 2a來說只有0.05ms，而對pulse 5a來說只有幾百毫秒，但直接連接到電源線的電子模組都可能由于浪涌過高而導致電壓損壞。通常解決浪涌的做法是增加一個類似瞬態電壓抑制器（TVS）這種類型的外部元件，它可以在電源浪涌期間箝制峰值電源電壓。箝制電壓的值可由客戶選定。不過，電子模組的設計人員總是著眼于可以在寬廣輸入電壓範圍工作的應用電路，讓單一設計可以滿足客戶的多樣化需求。

汽車背光應用的LED驅動器

　　由于LED具有快速的回應時間、高對比和低功耗的特點，越來越多的人採用LED作為汽車應用中LCD面板背光的設計。LED一般透過串聯連接形成一個LED串（若是大型面板可用多串LED），因此一個電流調節器可以調節許多LED的電流。LED串所需的驅動電壓通常高于電源電壓（12V或24V系統）。為提高驅動LED串的電源電壓，電流調節器通常使用升壓轉換器。升壓LED驅動器常見的架構包括可以驅動多個LED串的升壓轉換器和多通道線性電流調節器，如圖2所示。升壓轉換器由電感L1、開關Q1、升壓二極體D1和輸出電容COUT組成。VIN和VOUT分別為輸入和輸出電壓。LED燈串1到n經VOUT連接至多通道線性電流調節器，其正向電壓表示為VLED1至VLEDn。每串LED的電流是由線性電流調節器1至n調節的，這些調節器嵌入在多通道線性電流調節器中，VCS1至VCSn代表每個線性電流調節器上的電壓降。

　　電源浪涌條件下的升壓轉換器

　　在正常工作情況下，VOUT被調節到一個保證能夠完全開啟LED串的值，同時使VCS1至VCSn是最小值。舉例來說，12個串聯LED的LED串的順向電壓（VLED1至VLEDn）是38V，如果VCS1至VCSn的典型電壓為1V，VOUT可能達到39V。因此，對于12V或24V系統，VOUT高于VIN。但在電源浪涌條件下，當VIN顯著上升時，會出現VIN高于VOUT的異常情況。升壓轉換器的直接反應就是停止運轉，即停止開關Q1，并使Q1保持關閉。但是在這種情況下升壓二極體D1被正向偏置，電感L1出現短路，所以電流路徑仍然存在（如圖2所示），導致VOUT約等于VIN，PEAK，其中VIN，PEAK是浪涌條件下的箝位峰值電源電壓（取決于外部瞬態電壓抑制器）。我們必須注意的是，升壓控制器IC的最大電壓和開關Q1（無論是使用外部開關還是整合在IC中的開關）的汲極電壓應高于VIN，PEAK。否則，元件可能會在浪涌條件下損壞。 保護升壓轉換器的另一種方法是在電源線路和升壓轉換器間插入一個開關，如果檢測到浪涌開關就會關閉。這種方法的主要缺點是由升壓轉換器供電的LED只能在浪涌條件下才能關閉。因此這種替代方法不適合ISO失效模式嚴重程度分類中的A類或B類的設計，塬因是這兩種分類規定曝露在干擾期間和干擾之后，A類要求電子模組的所有功能都能像設計的那樣執行，而B類也要求電子模組的功能在規定的容許下執行。