??汽車LED照明中快恢復(fù)二極管應(yīng)用技術(shù)
作者：海飛樂技術(shù) 時間：2017-03-03 17:59
隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，汽車在日常生活中的使用越來越多，因此汽車節(jié)能減排及行車安全的要求日益提高。汽車照明系統(tǒng)是保障汽車安全行駛的關(guān)鍵部件，光源又是汽車照明系統(tǒng)的關(guān)鍵。從最先使用的是煤油燈和乙炔燈，1910 年開始使用電光源，先后經(jīng)歷了白熾燈、鹵鎢燈及高強度放電式氣體燈HID（Intensity Discharge Lamp），自1985 年開始進入了LED車用燈時代。同時LED 燈應(yīng)用于自適應(yīng)前照系統(tǒng)AFS（Adaptive Front Lighting System）的技術(shù)隨之出現(xiàn)?？旎謴?fù)二極管主要應(yīng)用于汽車LED照明系統(tǒng)中的列陣驅(qū)動電路中。
圖1 LED伏安特性曲線
LED 屬于電流控制型半導(dǎo)體器件，圖1 是LED 的伏安特性曲線。由圖1 可知，此曲線比較陡，在正向?qū)ㄖ癓ED 幾乎無電流流過；當正向電壓超過開啟電壓時，電流就急劇上升，發(fā)光亮度L 與正向電流IF近似成正比：L=KIF，其中K 為比例系數(shù)，故可以通過控制LED 的IF來控制其發(fā)光亮度。因此，為了保證其亮度的一致性，通常采用恒流源驅(qū)動電路。
汽車電池工作電壓范圍為9 V～16 V，通常情況下為12 V ，但是當汽車冷啟動時蓄電池的電壓可跌落到4 V，而當蓄電池缺損由發(fā)電機直接供電時， 此電壓可達到36 V 的高壓。因此，對于車用LED 燈具而言，要可靠地恒流驅(qū)動LED 串， 驅(qū)動控制器必須具備精確的電壓和電流調(diào)節(jié)、保護電路和調(diào)光功能。因此，設(shè)計一種穩(wěn)壓性能良好而又恒流輸出的驅(qū)動電路十分必要。
目前車用LED 驅(qū)動器一般采用兩種方法控制正向電流。（1）采用LED 的V-I 曲線確定產(chǎn)生預(yù)期正向電流所需要向LED 施加的電壓。其缺點為：LED 正向電壓的任何變化都會導(dǎo)致LED 電流的變化，其中的鎮(zhèn)流電阻的壓降和功耗會浪費功率和降低電池使用壽命。（2）利用恒流源來驅(qū)動LED。因為此方法需要將LED 并聯(lián)在電路中，而驅(qū)動并聯(lián)LED 需要在每個LED 串中放置一個鎮(zhèn)流電阻，這會導(dǎo)致效率降低和電流失配。因此，這兩種方法都不能充分體現(xiàn)LED 應(yīng)有的優(yōu)越性。為了克服現(xiàn)有車用LED 驅(qū)動器的缺點， 出現(xiàn)了車用LED 陣列的高效智能驅(qū)動方法。該方法采用了半橋式DC-DC 變換技術(shù)、全波整流技術(shù)、光電耦合技術(shù)等，確保了整個驅(qū)動電路的工作效率；提出了基于嵌入式系統(tǒng)的智能控制方案，此方案采用智能PWM 穩(wěn)流控制和調(diào)光控制， 具有負載開路/短路保護和過流過壓保護功能。圖2 為LED陣列智能驅(qū)動實驗電路。
圖2 為LED陣列智能驅(qū)動實驗電路
如圖2 所示，CPU 輸出兩路完全倒相對稱的PWM信號A、B，分別作用在開關(guān)器件上，使其輪流導(dǎo)通； 通過高頻變壓器T將能量耦合到次級，再經(jīng)快恢復(fù)二極管D1、D2 進行全波整流，以實現(xiàn)對LED 陣列的驅(qū)動。LED陣列驅(qū)動回路的光電耦合器，完成對LED 陣列驅(qū)動電流的監(jiān)測，并反饋到CPU，形成一種智能電流負反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)，以確保驅(qū)動電流的穩(wěn)定的可靠性。
車用LED 驅(qū)動電路的集成化和智能化程度越來越高。類似PMU（ 電源管理單元）的芯片及封裝的小型化將逐漸取代多個單一功能電路進行組合的方法，以適應(yīng)板級空間非常有限的車載應(yīng)用。同時，由于單片機、DSP 等控制芯片以及嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展，可通過軟件技術(shù)實現(xiàn)車用照明系統(tǒng)的自動化， 這樣LED 的恒流驅(qū)動精度以及亮度的自動調(diào)節(jié)會更加準確。智能化控制已經(jīng)成為新一代車用LED 驅(qū)動器的設(shè)計理念。
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