用于汽車尾燈的LED驅(qū)動器MAX16804應用電路

多數(shù)汽車的尾燈和剎車燈采用同一組LED，這就要求LED工作在兩個不同的亮度等級：剎車時處于全亮狀態(tài)，作為尾燈行駛燈時處于10%～25%滿亮度狀態(tài)(可調(diào)光)。調(diào)光方式最好選擇脈寬調(diào)節(jié)(PWM)，能夠在整個亮度范圍內(nèi)保持LED的色譜。另外，采用內(nèi)置200Hz振蕩電路的LED驅(qū)動器可以省去外部PWM信號發(fā)生器，簡化設(shè)計。

　　尾燈(可調(diào)節(jié)LED亮度)和剎車燈(全亮狀態(tài))受控于LED驅(qū)動器的TAIL和STOP輸入，當TAIL端施加電壓時，尾燈LED驅(qū)動到滿亮度的10%至25%。當STOP端施加電壓(剎車)時，LED驅(qū)動至滿亮度狀態(tài)(無論TAIL端輸入處于何種狀態(tài))。

　　尾燈驅(qū)動器規(guī)格

　　輸入電源電壓(STOP或TAIL與地之間)標稱值為6V～16V，拋負載下可能達到45V。

??????? 輸出電壓(VLED)最高可達(VIN-1.4V)。

　　剎車時輸出電流(LED電流)為350mA、240mA或140mA，具體取決于J1設(shè)置。

　　尾燈LED電流筒過PWM信號調(diào)節(jié)在滿亮度的20%。

　　輸入

　　STOP：STOP(+)和GND(-)之間作用6V~16V的輸入電壓，以350mA、240mA或140mA連續(xù)電流驅(qū)動LED，電流大小由J1設(shè)置。

　　TAIL：TAIL(+)和GND(-)之間作用6V~16V的輸入電壓，以350mA、240mA或140mA，10%的占空比驅(qū)動LED，電流大小由J1設(shè)置。

　　輸出

　　LED+：接LED陽極。

　　LED-：接LED陰極。

　　電路說明
　
　　用于汽車尾燈(STOP和TAIL模式)的LED驅(qū)動器可以簡單地利用線性LED驅(qū)動器IC(例如：MAX16804)實現(xiàn)，只需極少的外部元件。圖1給出了對應的電路原理圖，圖2所示為PCB布板。流過LED的最大電流由R3或R4設(shè)置，受控于J1的連接方式，亮度由PWM信號控制，在IC內(nèi)部實現(xiàn)該功能。驅(qū)動器IC產(chǎn)生200Hz的LED電流調(diào)節(jié)信號，占空比取決于DIM端的電壓，例如：DIM端電壓為0.78V時，尾燈亮度設(shè)置在滿亮度的20%。

圖1：MAX16804高亮度LED驅(qū)動器原理圖

　　STOP和TAIL輸入通過二級管D1、D2連接到IN引腳。IC可以通過任何一個輸入端供電，輸入之間不會相互影響。D1和D2還可以在汽車電源總線出現(xiàn)尖峰電壓時提供電壓反向保護。電容C4和C3可以旁路STOP電源線上的任何噪聲，為DIM引腳提供保護。

　　尾燈行駛照明工作模式

　　從TAIL輸入產(chǎn)生固定的0.78V電壓給DIM端(從+5V穩(wěn)壓輸出產(chǎn)生)，驅(qū)動器將該電壓轉(zhuǎn)換成20%的PWM占空比，進而調(diào)節(jié)LED電流。TAIL模式下的PWM占空比與TAIL端的輸入電壓無關(guān)，由電阻分壓器R1/R2設(shè)置TAIL模式下的DIM電壓。如果要求占空比設(shè)置不等于20%，可按照下式計算相應的DIM電壓(VDIM)。

其中，D為所要求的占空比。

???????? 按照式2選擇R1和R2，以滿足DIM電壓的要求。

　?????式中，0.6V為二級管的正向?qū)妷海?V為穩(wěn)壓器輸出，VDIM是所要求的DIM引腳電壓，以滿足PWM占空比的要求。為了避免由于DIM端輸入偏置電流的變化影響DIM電壓，R2選擇在20kΩ左右。

圖2：MAX16804電路的PCB布局??

????????剎車模式

　　為了得到100%的占空比，DIM電壓需要設(shè)置在3.1V以上，STOP端作用輸入電壓時，DIM端通過D3獲得足夠的驅(qū)動電壓，確保100%的PWM占空比。此時，無論TAIL端輸入何種電壓，都將以350mA連續(xù)電流驅(qū)動LED。

　　LED電流設(shè)置

圖1所示MAX16804電路可以通過跳線J1設(shè)置三種不同的電流(140mA、240mA或350mA)。如表1所示：

表1：跳線J1設(shè)置三種不同的電流連接方式。

　　如需不同的電流設(shè)置，可按照下式計算檢流電阻(R3或R4)。

式中，0.198V為檢流電壓，IOUT為所要求的LED電流，單位為A。

?????????功耗

　　器件(MAX16804)能夠耗散2.758W的功率，該應用中，STOP模式下功耗最大。按照下式計算最大功耗：

?????????VIN為IN引腳的輸入電壓，VLED為LED串的正向?qū)妷海?50mA是通過跳線J1設(shè)置的最大LED電流。絕大部分器件功耗通過裸焊盤耗散掉，為了改善散熱，應將裸焊盤焊接在同等面積的電路板焊盤上，并使用多個過孔連接裸焊盤與地層的覆銅區(qū)域。

???????? MAX16804在25℃室溫環(huán)境下能夠耗散最大額定功率，當環(huán)境溫度較高時所能耗散的功率有所降低。為避免IC進入熱關(guān)斷狀態(tài)，高溫下應適當降低功耗。

??????? 電路連接

　　LED+接LED的陽極，LED-連接到LED的陰極。

　　為了獲得350mA的LED電流，選擇連接J1的引腳1和2。

STOP模式下，電源電壓連接在STOP(+)和GND(-)之間，電壓最小值為6V，比LED正向?qū)妷褐辽俑叱?.4V。
TAIL模式下，移掉STOP電源，將電源電壓連接在TAIL(+)和GND(-)之間。

　　測試結(jié)果

　　測試時，最大LED電流設(shè)置在350mA和240mA。STOP模式下，LED處于滿亮度狀態(tài)，在STOP與地之間作用電源電壓后，LED電流將很快上升到設(shè)置值(350mA或240mA)。以連續(xù)電流驅(qū)動LED，不存在過沖。

　　TAIL模式下，200Hz、20%占空比的PWM控制信號只允許1/5周期內(nèi)有電流流過LED，因而降低了LED亮度。STOP和TAIL模式下，LED電流幅度相同，受限制的上升和下降時間有助于改善EMI指標。