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汽车照明中DC/DC变换器的应用解析

导读: 一般的汽车上电子系统的成本约占20%以上,有的豪华车上已飙升至30%以上。汽车上设置的应用实例包括:车载信息系统,安全系统,发动机的能源管理,车载收音机、电视的卫星接收、移动电话以及其它无线电系统等等。

  LED被称为第四代汽车光源,虽然一次性投入较高,但拥有白炽灯无法比拟的优点,如LED车灯具有无延迟、节能、长寿、低热、抗震、色纯度高等诸多特点,已成为钨丝灯、卤素灯的必然取代产品。每台车内部应用如仪表板、阅读灯,外部应用则为尾灯、刹车灯、方向灯、头灯等,汽车用照明已形成目前 LED照明发展最快的应用市场。

  今天,在一般的汽车上电子系统的成本约占20%以上,有的豪华车上已飙升至30%以上。汽车上设置的应用实例包括:车载信息系统,安全系统,发动机的能源管理,车载收音机、电视的卫星接收、移动电话以及其它无线电系统等等。5年前,这些电子系统仅设置在高档豪华车上,现在每个汽车制造厂家,已将其集成在中等规格的车辆上,大幅度加速了汽车用集成电路技术的飞跃发展。

  LED照明取代白炽灯泡

  在车用照明产品方面,由于供电电源来自汽车蓄电池,一般为24V、48V直流电压,故需要有直流电源的LED驱动IC(集成电路),将交流电源直接转换为直流电源,并完成与LED电压及电流的匹配。

  与此同时,车载电子系统的元器件增加,要求的可用空间却不断缩小。大幅度增加了每一系统的电子元器件密度。所有电子系统均需要功率转换的IC。通常,对每一分支系统还要配置复式的多级电压干线。由于很高的功率密度和各系统散热导致的高环境温度,汽车上的有限空间和工作温度范围的限制,故要求高效率的功率转换是关键。

  在输出电压低和几百毫安(mA)级以上的电流场合,因发出的热量多,简单地用线性调节器来输出电子系统要求的电压已不实际。由于这些条件的制约,从而采用开关调节器取代线性调节器。开关调节器的优点是:效率提高,“碳足迹”少,附加设备的简化以及EMI(电磁干扰)的减小等。

  迄今,LED已出现在很多车辆的仪表盘背光(back lighting),车内照明及制动灯上。豪华汽车厂愈益吸取了固态LED照明最新技术的优点,借助这些高科技的电子技术含量和更轻、更小、更可靠的内/ 外部照明器件,提高了现代汽车的美观、舒适程度。例如,海拉作为汽车灯具领域的领先者,一直将车灯技术作为一个重要的研究课题。如今海拉已为新一代凯迪拉克白金版成功开发出全LED前照灯,并已投入量产。

  LED还可以降低成本和延长使用寿命。对比车内照明用的白炽灯,头灯用的HID(高强度放电)灯和卤素灯,它具有明显的优越性。

  对驱动电路的要求

  由汽车蓄电池驱动LED,要求具有精密调节LED电流的DC/DC变换器,以确保均匀的照明强度和色彩的完整性以及LED的保护。而且,DC /DC调节器应按照指定的用途,头灯或尾灯,信号灯或车内的阅读灯等,对特定的功率要进行优化。此外,由蓄电池电压驱动一个或几个LED灯串,蓄电池电压可能会出现大于、等于或小于负载电压的情况;另一种担心则是在大的调光范围内能否有效调节LED的亮度,并在低/高亮度级是否保持显色特性。因此,要求 DC/DC驱动器的有效运行至关重要,尤其是在驱动高亮度(HB) LED时 ,因未转换成发射光的功率将消耗在发热上。

汽车照明中DC/DC变换器的应用解析

  在出现某些特殊的工况下,对驱动电路也提出了相应要求。如图1所示,在负载一断电(Load-dump)段,这是发电机正给蓄电池充电时,蓄电池的连接线断电。这有可能发生在车辆正行驶、蓄电池电线松脱,或车在运行中蓄电池电线断开。无蓄电池的情况下,发电机正进行全充电,此时会产生瞬时高达 80V的尖峰电压。

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