安森美半导体先进汽车LED照明解决方案全透视

中心议题：

• 汽车前照灯发展趋势
• 安森美半导体汽车照明方案示例

解决方案：

• 安森美半导体的NCV78663单芯片解决方案
• 安森美半导体的AMIS-30623单芯片微步进电机驱动器解决方案
• CAV4201和CAT4201是安森美半导体推出的多用途紧凑型降压LED驱动器

安森美半导体以先进半导体技术为依托，持续致力于汽车前照灯、仪表盘背光、内部照明、车门照明及尾灯等汽车照明应用提供包括标准及定制产品在内的丰富方案，如步进电机驱动器、LED驱动器、氙气灯驱动器、卤素灯驱动器、LED背光驱动器等；尤其是在前照灯调整和偏转用氙气灯驱动专用集成电路(ASIC)和成为事实标准的步进驱动器方面。

汽车前照灯发展趋势

目前路上行大多数汽车配备的前照灯仍为卤素灯，主要提供远光灯和近光灯(HB)功能。其中，近光灯的典型功耗为55 W，光输出约为1,000流明。相比较而言，推出已有10多年的高强度气体放电灯(HID)技术的功耗为35 W，光输出约为3,500流明。由于HID灯发光强度高，有令对向接近汽车驾驶员眩目的风险，出于安全考虑，一些国家要求近光灯带有水平位置自动调节功能，并附带高压清洗装置。随着时间的推移，越来越多HID灯将会把远光灯功能融入到双氙气灯方案中。

由于节能方面的要求日趋严苛，虽然卤素技术仍在用于前照灯照明，汽车设计越来越多地转向了LED照明。LED照明可提供增强的造型选择，实现“即时”照明，允许从0％到100％功率的亮度控制。

汽车前照灯应用的另一个重要趋势，就是自适应前照灯系统(AFS)提供光束偏转功能以优化弯道照明，以及自适应前照灯(ADB)以根据实际环境实时调整光束。步进电机则为AFS和ADB提供控制功能。

安森美半导体为汽车前照灯照明应用提供宽广阵容的产品，从一般灯泡驱动器方案到步进驱动器、LED驱动器和氙灯驱动器等，不一而足。

图1：安森美半导体汽车前照灯方案(见深绿色背景框)

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安森美半导体汽车照明方案示例

1)前照灯调整和偏转

安森美半导体的AMIS-30623单芯片微步进电机驱动器适用于前照灯的水平调整和偏转控制。它集成了控制器和LIN接口，用LIN主机实现远程连接的专用机电一体化解决方案设计。该器件通过总线接收位置调整指令，随后驱动电机线圈到所需的位置，利用电流、速度、加速度和减速配置参数。AMIS-30623还还可检测电机停转状态。

图2：AMIS-30623前照灯水平调整和偏转电路

安森美半导体还有另外两款器件也可以用于上述应用，NCV70521和NCV70522均为单芯片微步进电机驱动器，带有电流转换表和SPI接口。NCV70522还包括嵌入式5 V稳压器和看门狗复位功能。该器件可作为外设驱动器，接受来自微控制器的“下一步微步”指令，并使电机线圈电流与所需速度同步。集成的SPI总线允许参数设置和诊断反馈。

图3：NCV70522单芯片微步进电机驱动器

2)高级LED前照灯电源镇流器及双LED驱动器

安森美半导体的NCV78663单芯片、智能前照灯LED驱动器可实现远光灯、近光灯、日间行车灯、示廓灯、弯道辅助照明灯、转向指示灯、及雾灯的单芯片控制。NCV78663集成了数字调光、SPI可编程设置和内置诊断，提供了一个集成的、高能效集成型前照灯控制解决方案。

图4：NCV78663前照灯电源镇流器

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3)LED组合尾灯线性电流稳流和控制器

安森美半导体的NCV7680包括8个线性可编程恒流源。采用NCV7680的系统设计可实现两个亮度等级，一个是刹车灯，一个是尾部照明；还可以实现可选PWM控制，这是调光LED的首选方法。PWM发生器的固定频率可提供无闪烁照明。可选的外部镇流器FET有助于实现要求高电流设计的电源分布。
为了支持LED串常见的汽车组合尾灯(RCL)配置，NCV7680提供了八路匹配输出来驱动各串LED，且采用1颗电阻来设定电流。单独的LED串驱动可确保LED串之间相等的电流分配。

NCV7680可以作为一个独立器件，也可以作为配合复杂系统的额外支持电路。结合升压控制器运行时，额外LED可连接为一个LED串。其典型应用包括组合尾灯、日间行车灯(DRL)、雾灯、中央高位刹车灯(CHMSL)阵列、转向指示灯和其他外部调制应用、液晶显示器(LCD)背光等。

图5：NCV7680组合尾灯线性电流稳流和控制器

4)汽车内部照明LIN RGB LED驱动器

LIN总线(本地互连网络)是一种低成本的串行通信协议，在目前汽车网络架构中比较流行。它是一个相对低速率的通信系统，旨在监视当今汽车中的传感器设备或执行器。

安森美半导体的NCV7430 LIN RGB LED驱动器结合了LIN收发器与RGB LED驱动器和内存。它是一个单芯片RGB驱动器，旨在监测汽车内部照明中的专用多色LED应用。它包含LED颜色和亮度参数编程的LIN接口(从设备)。器件通过LIN总线接收指令，随后独立驱动LED。
NCV7430是LIN总线上的从器件，主器件可以请求特定状态信息(参数值和错误标志)。NCV7430的LIN地址可以用器件内存编程。NCV7430与汽车要求完全兼容。

图6：NCV7430 LIN RGB LED驱动器

5)汽车外部和内部照明恒流稳流器

安森美半导体的双端线性恒定稳流器(CCR)是简单、经济和强大的器件，为成本敏感的LED应用电流调节提供了一个有效的解决方案。该器件无需外部元件，就能够实现高边或低边稳流器。这些器件可在较宽输入电压范围调节输出电流，具有负温度系数特性，防止极端电压和工作温度条件下LED的热失控。这类器件包括NSI45xxx、NSI50xxx、NSIC20xx和NSI45xxxJ几个系列。

图7：NSI45汽车外部和内部照明恒流稳流器

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6)紧凑型降压LED驱动器和高亮度LED恒流开关稳压器

CAV4201和CAT4201是安森美半导体推出的多用途紧凑型降压LED驱动器，采用专利的均流调节架构，可用24 V驱动多达7个串联的LED，处理高达40 V瞬变；其电源效率高于94％，有电流限制、热保护及LED开路保护功能。重要的是，它符合AEC-Q100规范，除适合MR16灯泡、光条、建筑照明、标牌和太阳能照明外，更适合汽车照明应用。

图8：CAV4201紧凑型降压LED驱动器

NCV3065和NCV3066是多拓扑结构、高亮度LED恒流开关稳压器，符合AEC-Q100要求。其LED驱动电流高达1.5 A，用外部开关提高效率，适用于PWM和模拟调光，处理高达40 V瞬变。两款器件十分适合电路板空间有限、存在高压、高温环境的汽车LED驱动器应用，实现高亮度LED的高效率和高可靠性。

图9：NCV3065高亮度LED恒流开关稳压器

总结

安森美半导体一直在利用其先进汽车工艺技术为汽车照明应用提供各种标准产品和定制器件。所有这些集成电路均符合汽车可靠性和温度等规范和环保要求，在满足人们对车内照明控制、前照灯、组合尾灯、雾灯、示廓灯，尤其是新光源要求的同时，也让驾驶者充分体验到了包括LED照明在内的新兴照明技术所带来的舒适性和乐趣。