汽车LCD面板背光应用设计的电源浪涌考量
中心议题:解决方案:
- 采用升压型转换器和双通道线性电流调节器
- 采用LED作为汽车应用中LCD面板背光的设计
电源浪涌简介
汽车上的DC电源是通过一条电源线来提供的，这条电源线连接了所有基于线路供电的电子模块、电池，以及由汽车引擎驱动的发电机。对于典型的12V或24V系统来说，通常看到的电源电压变化为±30％。因此，汽车应用中的所有电子模块都应该被用来仔细关注输入电压的变化。但是，在电源浪涌期间，电源电压会大幅上升。ISO7637-2定义了pulse 2a和5a规范，并描述了产生浪涌的一些原因：Pulse 2a针对的浪涌是由线路和线束供电的电子模块中突然中断的电感电流所引起的。pulse 5a针对的浪涌是由以下情况引起的，当一个负载突降瞬态放电的电池被断开且发电机同时又在利用残存在其电路的其他负载产生的充电电流时，激增发生并产生浪涌。描述上述浪涌的典型电源电压曲线如图1所示，相应的参数列于表1。由此可以看出，最大电源电压可能是额定电压的5至7倍。虽然浪涌的持续时间不长，对pulse 2a来说只有0.05ms，而对pulse 5a来说只有几百毫秒，但直接连接到电源线的电子模块均可能由于浪涌过高而导致电压损坏。通常，应付浪涌的做法是增加一个类似于瞬态电压抑制器（TVS）这种类型的外部元件，它可以在电源浪涌期间钳制峰值电源电压。钳位电压的值可由客户选定。不过，电子模块的设计人员总是着眼于可以在宽输入电压范围工作的应用电路，从而使单一设计可以满足客户的多样化需求。
表1：ISO7637-2 pulse 2a和5a参数
Pulse
2a
5a
12V系统
24V系统
12V系统
24V系统
UA
13.5V
27V
13.5V
27V
US
37V-50V
65V-87V
123V-174V
td
0.05ms
40ms-400ms
100ms-350ms
tr
0.1s -1s
5ms-10ms
汽车背光应用的LED驱动器
由于LED具有快速的响应时间、高对比度和低功耗的特点，越来越多的人采用LED作为汽车应用中LCD面板背光的设计。LED一般通过串联连接形成一个LED串（若是大型面板可用多串LED），故此，一个电流调节器可以调节许多LED的电流。LED串所需的驱动电压通常高于电源电压（12V或24V系统）。为了提高驱动LED串的电源电压，电流调节器通常使用升压型转换器。升压型LED驱动器等流行架构包括可以驱动多个LED串的升压型转换器和多通道线性电流调节器，如图2所示。升压型转换器由电感L1、开关Q1、升压二极管D1和输出电容COUT组成。vIN和vOUT分别为输入和输出电压。LED串1到n经vOUT连接至多通道线性电流调节器，其正向电压表示为VLED1至VLEDn。每串LED的电流是由线性电流调节器1至n调节的，这些调节器嵌入在多通道线性电流调节器中，VCS1至VCSn代表每个线性电流调节器上的电压降。
图2：采用升压型转换器和多通道线性电流调节器的LED驱动器
电源浪涌简介
汽车上的DC电源是通过一条电源线来提供的，这条电源线连接了所有基于线路供电的电子模块、电池，以及由汽车引擎驱动的发电机。对于典型的12V或24V系统来说，通常看到的电源电压变化为±30％。因此，汽车应用中的所有电子模块都应该被用来仔细关注输入电压的变化。但是，在电源浪涌期间，电源电压会大幅上升。ISO7637-2定义了pulse 2a和5a规范，并描述了产生浪涌的一些原因：Pulse 2a针对的浪涌是由线路和线束供电的电子模块中突然中断的电感电流所引起的。pulse 5a针对的浪涌是由以下情况引起的，当一个负载突降瞬态放电的电池被断开且发电机同时又在利用残存在其电路的其他负载产生的充电电流时，激增发生并产生浪涌。描述上述浪涌的典型电源电压曲线如图1所示，相应的参数列于表1。由此可以看出，最大电源电压可能是额定电压的5至7倍。虽然浪涌的持续时间不长，对pulse 2a来说只有0.05ms，而对pulse 5a来说只有几百毫秒，但直接连接到电源线的电子模块均可能由于浪涌过高而导致电压损坏。通常，应付浪涌的做法是增加一个类似于瞬态电压抑制器（TVS）这种类型的外部元件，它可以在电源浪涌期间钳制峰值电源电压。钳位电压的值可由客户选定。不过，电子模块的设计人员总是着眼于可以在宽输入电压范围工作的应用电路，从而使单一设计可以满足客户的多样化需求。
表1：ISO7637-2 pulse 2a和5a参数
Pulse
2a
5a
12V系统
24V系统
12V系统
24V系统
UA
13.5V
27V
13.5V
27V
US
37V-50V
65V-87V
123V-174V
td
0.05ms
40ms-400ms
100ms-350ms
tr
0.1s -1s
5ms-10ms
汽车背光应用的LED驱动器
由于LED具有快速的响应时间、高对比度和低功耗的特点，越来越多的人采用LED作为汽车应用中LCD面板背光的设计。LED一般通过串联连接形成一个LED串（若是大型面板可用多串LED），故此，一个电流调节器可以调节许多LED的电流。LED串所需的驱动电压通常高于电源电压（12V或24V系统）。为了提高驱动LED串的电源电压，电流调节器通常使用升压型转换器。升压型LED驱动器等流行架构包括可以驱动多个LED串的升压型转换器和多通道线性电流调节器，如图2所示。升压型转换器由电感L1、开关Q1、升压二极管D1和输出电容COUT组成。vIN和vOUT分别为输入和输出电压。LED串1到n经vOUT连接至多通道线性电流调节器，其正向电压表示为VLED1至VLEDn。每串LED的电流是由线性电流调节器1至n调节的，这些调节器嵌入在多通道线性电流调节器中，VCS1至VCSn代表每个线性电流调节器上的电压降。
图2：采用升压型转换器和多通道线性电流调节器的LED驱动器
电源浪涌简介
汽车上的DC电源是通过一条电源线来提供的，这条电源线连接了所有基于线路供电的电子模块、电池，以及由汽车引擎驱动的发电机。对于典型的12V或24V系统来说，通常看到的电源电压变化为±30％。因此，汽车应用中的所有电子模块都应该被用来仔细关注输入电压的变化。但是，在电源浪涌期间，电源电压会大幅上升。ISO7637-2定义了pulse 2a和5a规范，并描述了产生浪涌的一些原因：Pulse 2a针对的浪涌是由线路和线束供电的电子模块中突然中断的电感电流所引起的。pulse 5a针对的浪涌是由以下情况引起的，当一个负载突降瞬态放电的电池被断开且发电机同时又在利用残存在其电路的其他负载产生的充电电流时，激增发生并产生浪涌。描述上述浪涌的典型电源电压曲线如图1所示，相应的参数列于表1。由此可以看出，最大电源电压可能是额定电压的5至7倍。虽然浪涌的持续时间不长，对pulse 2a来说只有0.05ms，而对pulse 5a来说只有几百毫秒，但直接连接到电源线的电子模块均可能由于浪涌过高而导致电压损坏。通常，应付浪涌的做法是增加一个类似于瞬态电压抑制器（TVS）这种类型的外部元件，它可以在电源浪涌期间钳制峰值电源电压。钳位电压的值可由客户选定。不过，电子模块的设计人员总是着眼于可以在宽输入电压范围工作的应用电路，从而使单一设计可以满足客户的多样化需求。
表1：ISO7637-2 pulse 2a和5a参数
Pulse
2a
5a
12V系统
24V系统
12V系统
24V系统
UA
13.5V
27V
13.5V
27V
US
37V-50V
65V-87V
123V-174V
td
0.05ms
40ms-400ms
100ms-350ms
tr
0.1s -1s
5ms-10ms
图1：浪涌条件下的电源电压曲线
汽车背光应用的LED驱动器
由于LED具有快速的响应时间、高对比度和低功耗的特点，越来越多的人采用LED作为汽车应用中LCD面板背光的设计。LED一般通过串联连接形成一个LED串（若是大型面板可用多串LED），故此，一个电流调节器可以调节许多LED的电流。LED串所需的驱动电压通常高于电源电压（12V或24V系统）。为了提高驱动LED串的电源电压，电流调节器通常使用升压型转换器。升压型LED驱动器等流行架构包括可以驱动多个LED串的升压型转换器和多通道线性电流调节器，如图2所示。升压型转换器由电感L1、开关Q1、升压二极管D1和输出电容COUT组成。vIN和vOUT分别为输入和输出电压。LED串1到n经vOUT连接至多通道线性电流调节器，其正向电压表示为VLED1至VLEDn。每串LED的电流是由线性电流调节器1至n调节的，这些调节器嵌入在多通道线性电流调节器中，VCS1至VCSn代表每个线性电流调节器上的电压降。图2：采用升压型转换器和多通道线性电流调节器的LED驱动器
