光的简史 —— 从宇宙大爆炸到今天[2]

　　不过，汽车照明系统设计师面临的最大障碍之一是，怎样优化最新一代 LED 具有的所有特色和益处。因为 LED 一般需要一个准确和高效率的电流源和一种调光方法，LED 驱动器 IC 必须设计成能在多种工作条件下满足这些要求。另外，它们的电源解决方案必须非常高效、坚固和可靠，同时还必须非常紧凑和富有成本效益。可以说，就驱动 LED 而言，最苛刻的应用之一将是前灯组装 (由远光灯和近光灯、白天行车灯、雾灯和转向信号指示灯组成)，因为这些灯处于严酷的汽车电气环境中，同时必须适应范围很宽的温度变化。与此同时，这些灯还必须能放入非常受限的空间中，并具富吸引力的成本结构。

　　面向汽车前灯应用的新型 LED 驱动器 IC

　　LT3791 是一款同步 4 开关降压-升压型 LED 驱动器和稳压器控制器，非常适用于驱动汽车前灯应用中的高亮度 LED。该控制器用高于、低于或等于输出电压的输入电压工作。该器件具有 4.5V 至 60V 的输入范围和 0V 至 60V 的输出范围，还能在工作模式之间无缝转换。

　　图 1：LT3791 以高达 100W 的功率驱动一个 3A LED 阵列

　　一个以地为参考的基准电压反馈引脚 (FB) 用作几个 LED 保护功能的输入，并使转换器能作为恒定电压源工作，如图 1 原理图所示。该器件提供故障保护，以承受并报告 LED 开路或短路情况，同时定时器允许 LT3791 连续运行、在发生故障时锁断或重启。

　　LT3791 具有专有的电流模式拓扑和控制架构，在降压或升压模式均使用电流检测电阻器。被检测的电感器电流由 VC 引脚上的电压控制 (参见图 2)，该引脚是反馈放大器 A11 和 A12 的输出。

　　图 2：LT3791 方框图

　　该 VC 引脚由 3 个输入控制，一个来自输出电流环路，另一个来自输入电流环路，最后一个来自反馈环路。哪一个反馈环路电压较高，哪一个就优先，从而强制转换器或者进入恒定电流模式，或者进入恒定电压模式。

　　LT3791 设计为在两种工作模式之间彻底转换。再次参见图 2 所示的方框图，电流检测放大器 A1 检测 IVINP 和 IVINN 引脚之间的电压，并向放大器 A11 提供预增益。当 IVINP 和 IVINN 之间的电压达到 50mV 时，A1 的输出就提供 IVINMON_INT，以使 A11 的输出倒相，而且转换器处于恒定电流模式。如果电流检测电压超过 50mV，那么 A1 的输出就提高，从而引起 A11 的输出降低，进而降低提供给输出的电流。电流检测电压以这种方式调节到 50mV。

　　输出电流放大器的工作过程与输入电流放大器类似，但是具 100mV 电压而不是 50mV。输出电流检测值是通过 CTRL 引脚可调的。强制 CTRL 达到低于 1.2V，就可强制 ISMON_INT 达到与 CTRL 相同的值，从而提供电流大小控制。输出电流放大器提供轨至轨工作。类似地，如果 FB 引脚高于 1.2V，那么 A11 的输出就降低，以减少电流值，并调节输出。这是恒定电压模式。

　　LT3791 提供监视引脚 IVINMON 和 ISMON，这两个引脚的电压分别与输入和输出电流放大器上的电压成正比。

　　结论

　　在任何类型环境 (包括汽车) 中使用 LED 照明的好处具有多项积极的意义。首先，这些 LED 灯从不需要更换，因为它们的可靠寿命超过了 10 万小时，相当于 11.5 个使用年限。以汽车前灯为例，这允许汽车制造商永久性地将 LED 灯嵌入到车体中，而不需要为了更换而让 LED 灯能拿出来。款式也有可能有很大的改变，因为 LED 照明系统不需要白炽灯泡那么大的深度或面积。最后，在提供光输出 (以 lm/W 为单位衡量) 方面，LED 一般还比荧光灯效率高。这产生了两个积极影响。首先，LED 灯消耗更低的汽车总线电功率，另外，同样重要的是这降低了需要在前灯中散出的热量，从而不再需要笨重、昂贵的散热器。

　　最后，希望您喜欢这篇光的简史，从近 140 亿年前的宇宙大爆炸到今天 LED 开始占据主导地位，光的发展可谓多彩多姿。回顾过去，我们可以清晰地看到，人造光源的创新步伐已达到了以指数规律加快。显然，LED 的未来一片光明，而白炽灯时代已经显露黯然之态。不过，我们仍然有一个挥之不去的问题：“照明领域的下一件大事会是什么?”敬请关注。