中心高位刹车灯(CHMSL)汽车线性LED驱动器参考设计

chmsl代表中央高位刹车灯,安装在车辆左侧和右侧制动车灯(也称为刹车灯)的上方。根据美国国家高速公路交通安全管理局的规定,当刹车系统工作时,chmsl要向后方司机提供明显确切的信息,告诉他们必须放慢车速。由于chmsl安装在左右刹车灯之外,因此也被称为“第三刹车灯”。除了做制动车灯功能之外,某些车辆(如皮卡车)还具有集成在chmsl中的倒车灯。
使用分立组件的chmsl安装应用
在现代车辆中,chsmsl内部的照明灯主要以发光二极管(led)灯串为基础。用晶体管电路驱动chmsl中的led灯串。与开关电路相反,chmsl led驱动器电路通常是线性电路; 也就是说,led由晶体管工作在其线性区域的电路驱动。
设计人员通常使用分立的电阻和低端双极结型晶体管(bjt)来实现chmsl模块里基于分立元器件的led驱动器电路。图1展示了一个用于chmsl的分立led驱动电路例子。 在该电路中,chmsl由两个led串组成,其中每个串都建立在两个串联的红色led之上。 bjt位于led的下侧。
散热性的考虑
设计线性led驱动器电路时必须考虑散热性能。电路设计和组件选择必须确保组件不会达到造成损坏的温度点。根据图1的原理图,你可以看到随着电源电压的增加,bjt和电阻两端的电压也增加,从而增加了这些组件的功耗。 更多的功耗意味着更高的温度。 因此,在线性led驱动器应用中,控制输入电压范围有助于解决大部分散热问题。
要分析图1中的原理图的散热问题,请思考一个实例,,chmsl led的总电流为90ma,因此每个led串均以45ma电流驱动。 使用16v电源电压,由公式1计算得bjt上的最大压降为9v:
公式2计算得bjt的最大功耗为0.81w:
假设最高工作环境温度为85°c,并且在热阻为80°c / w的小外形晶体管(sot)-223封装中使用bjt,则等式3计算的最大bjt结温为:
该计算表明结温非常接近标准最大允许结温150°c。
为了提高电路的散热性能,使用两个并联晶体管分散功耗,即使在最坏情况下,最高温度也能保持在150°c以下,如公式4所示:
当使用具有更高热阻的不同bjt封装类型时,需要更多的bjt来分配功耗。并联晶体管的数量和尺寸主要基于led电流和晶体管允许的最大功耗。
采用集成led驱动器ic的chmsl安装应用
驱动led的另一种方式是使用特定的线性led驱动器集成电路(ic),如德州仪器的tps92610-q1,如图2所示。在这种ic驱动器中,晶体管和晶体管驱动器电路都集成在ic之内。 晶体管仍在其线性区域内工作。 由于所有组件都集成在ic内部,因此您只需要ic和一个检测电阻即可实现此解决方案。
图2:tps92610-q1集成led驱动电路
再次考虑散热性
让我们来看看这种设计中的散热性问题。具体来讲就是ic的结温。在16v电源电压下,公式5计算ic上最大压降为11v:
假设ic具有相同的90ma电流,ic上的最大电压降为11v,热阻为52°c / w,则等式6计算最大结温:
136.5°c远低于150°c的最大规定ic结温。 因此,您只需要一个驱动器ic就可以操作示例中的chmsl led灯串。
集成解决方案的优势
集成解决方案的一个明显优势是较分立解决方案的组件数量减少。减少电路板上元件的数量将会显著降低空间需求。
另一个关键优势是整个温度范围内的电流调节精度。随着led的正向电压随温度变化,驱动器ic可以使ic中的电流保持恒定。 这与图1所示的分立电路相反,它不能随着温度变化调节led中的电流。
基于线性led驱动器ic解决方案的第三个优势是其具有诊断功能,可以检测led电路故障,如led开路和短路,并将故障通知驾驶员。
最后,当考虑组件的数量和每个组件的成本时,图2所示的应用可能比图1中的便宜。
中心高位刹车灯(chmsl)汽车线性led驱动器参考设计是用于驱动chmsl led灯串的集成解决方案,包括制动和倒车灯。通过向其供电线路供电,能够独立控制每盏灯。该设计使用三款符合汽车行业标准的tps92610-q1 线性led驱动器,可实现低的材料成本功能丰富的解决方案。


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