LED驱动模块在汽车照明中的新机遇
品慧电子讯随着LED照明在汽车电子领域的飞速发展，新的LED挑战也接踵而至。本文介绍了当今照明电源设计师面临的主要限制因素，并探讨了如何利用MPS新型汽车LED模块 —— MPM6010-AEC1 解决这些问题。
LED寿命长、体积小、功耗低的优势与当今环保车辆的需求完美契合，这也造就了LED在汽车照明中的普及。从汽车内部的氛围灯，信号指示灯，数字屏面背光，到汽车外部的转向灯，刹车灯，雾灯以及日行灯，LED应用在汽车内外已然随处可见。在不远的将来，LED也有望取代以卤素或氙灯为主的大功率前灯。
今天的汽车照明工程师在将LED设计得更小，更独特性的同时也面临着提高可靠性，抗电磁干扰，优化热性能等一系列技术挑战。
高可靠性在汽车工程中举足轻重，这一点在汽车外部照明中尤其重要，车辆的状态 (转弯、停车、报警等)都要依靠它。最大化可靠性得一般原则是最少化电路板上的元件数量：元件越少，潜在的故障点就越少，需要的材料也就越少。越简单的设计就越容易调试并推向市场。
此外，随着LED系统的缩小，驱动这些系统的相关电子设备也必须随之缩小。实现小型电路板设计的一种常见方法是增加驱动器的开关频率，从而减小相关电感和电容的尺寸。然而，更高的开关频率会造成电磁干扰的陡增；电磁干扰与开关频率呈平方关系，这意味着开关频率加倍会使电磁干扰增加四倍。为了解决这个问题，设计人员在优化电路布局并选择低损耗元件的同时，必须将瞬时电流活跃的敏感环路最小化，这些敏感路径通常包含开关，储能电感和解耦电容。另一种降低电磁干扰的方法是添加金属屏蔽，当然同时成本也会大幅增加，这对价格敏感的照明市场是难以接受的。
再则，虽然LED比卤素灯或白炽灯功率更小，但热管理仍是一个大问题，因为它与LED的预期寿命直接相关。LED以数十万小时的工作寿命闻名于世，但结温过高会使其寿命骤减，车辆可能工作的严酷气候条件，也会使LED寿命进一步降低。
图 1. MPM6010汽车LED驱动模块内部示意图
MPS在开发业内最先进的汽车LED驱动模块新的 MPM6010-AEC1时就考虑到了这些关键问题。这款36V， 1.5A， LED模块集成了同步降压LED驱动器与汽车级电感和解耦电容（图1），适用于15W以内的汽车内外照明应用。MPM6010紧凑的3mmx5mm封装极大的简化并缩小了电路板布局，如图2所示，仅需四个外部元件，就可以完全实现LED驱动器解决方案。
图 2: MPM6010，1.5A典型应用电路
MPM6010-AEC1 采用了MPS具有自主知识产权的低RDS(ON)工艺，该工艺在DC / DC转换器中广受好评。MPM6010-AEC1在2.2MHz开关频率下能提供超过90%的效率，有效地防止了LED过热。 Figure 3 显示了在2.2MHz开关频率下1和2串联LED在实际应用中测量的效率。
图 3: MPM6010在2.2MHz, 12V输入时工作
MPM6010-AEC1通过减少所需元件的数量来帮助提高系统的可靠性，如图2所示，一个模块代替了一个离散驱动程序的4-6个独立元件。需要指出的是，内部电感符合AEC-Q200标准，而整个模块已通过AEC-Q100。
MPM6010将具有瞬态电流的关键回路包裹于模块内部，抗电磁干扰能力因此大大优化，这有助于客户更快更容易的通过CISPR25 Class 5（汽车电磁兼容标准）。
图 4: MPM6010 CISPR25 Class 5标准平均辐射
最后，MPM6010-AEC1热折返技术通过PWM调光输入（EN/DIM）引脚或LED电流调节反馈引脚（FB）实现LED热管理， 图 5 展示了后者的实现原理。当外部热敏电阻的温度达到临界阈值时，LED的电流会被节流回来。该热折返电路，加上内置的安全功能，过热保护和LED开路、短路检测等模块，在保持LED在一个安全的工作范围的同时，可以更好地确保LED的使用寿命。
图 5: MPM6010 热折返电路
MPM6010符合AEC-Q100一级标准，采用3mmx5mmx1.6mm QFN封装，可选择Wettable Flank以辅助自动光学检测。
汽车制造商为LED照明系统提出了严格的性能和尺寸目标，市场趋势表明，这些标准只会随着时间推移变得更加严格。MPM6010等先进的集成驱动模块可以帮助满足诸如高可靠性，抗电磁干扰，优化热性能等产品要求，使其更容易达到系统设计目标，并为新一代更复杂的照明和信号系统铺平道路。
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