汽车LED照明应用的驱动解决方案分析[1]

　　LED照明在汽车领域的应用越来越普及，例如车后灯组(RCL)、头灯、日间行车灯、信号灯及第三煞车灯(CHMSL)等，而该趋势正同时出现在原设备制造商及零件市场灯具供应商领域。在驱动车用LED照明方面，市面上有不少适合的开关电源供应拓扑可以使用，但最终的选择还是取决于LED对电压和电流的需求，以及必须符合系统的整体目标。对于那些供电电压远高于负载电压的应用，降压转换器可以说是最理想的选择，原因是它可为LED负载提供稳定及持续不断的输出电流。相反地，假若总LED电压高于系统的供电电压时，系统设计人员便须运用升压/降压混合拓扑或纯升压拓扑。然而，在某些情况下，LED的电源电压可以高于、相等或低于负载电压，这时设计人员便可能需要运用SEPIC(单端初级电感转换器)拓扑。本文将会引用美国国家半导体的LM3406降压稳压器及LM3421控制器作为例，并透过不同的拓扑配置方式，包括降压、升压、降压/升压及SEPIC去阐述个别拓扑的优点和缺点。

　　采用串联及并联安排的LED车后灯组

　　LED在汽车方面的其中一种比较普遍的应用是尾灯/闪灯组合，也被称作车后灯组。对于那些典型正激电压(VF)为3V的LED，当流经它们的直流电压为12-14 Vdc时，便可能需要使用降压开关稳压器作为解决方案。在最低电压为12V下，只能让3个LED以串联方式连接，假若所有LED的总电压超过12V时，便需采用串联/并联方式(图1)。

图 1. 同时运用串联/并联的排列方式。

　　对于需要进行调光及闪灯的应用而言，有几种方法可以用来切断LED灯串的电源，最常用的方式之一是脉冲宽度调制(PWM)调光控制，通常以专用信号来控制灯光的输出亮度，因为需要在线路系统中加一条专用线路作为调光的用途，因此不太适合汽车应用。另外一种方式是所谓双线调光，当中供给LED驱动器的电源会周期性地被中断以控制明暗。美国国家半导体的LM3406便是其中一款内置了这种功能的器件。图2所示为LM3406的应用电路图。

图 2. LM3406 的双线调光配置。

　　这种方式有三大优点。第一，LM3406的输入电压感测引脚(VINS)可排除使用专用调光信号，使得LED灯串的PWM调光可通过调节LM3406的电源来实现。第二，至关重要的一点在于，阻流二极体（blocking diode）D2可允许电路保留输入电容器CIN，正如在非双线调光解决方案中一样，基于降压稳压器的非连续性输入电流，可保留输出电容器。第三，这种配置方式可让器件本身维持驱动状态，无需在调光周期完结后再完全重新启动。这种标准PWM调光方式所需的附加零件包括阻流二极管D2、VINS 下拉电阻器 RPD及切断开关S1所需的零件。