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            車載LED驅動器需要特色化打磨,ROHM推出欠壓時安全亮燈的單芯片方案

            —— 車載LED驅動器展開特色化競爭,ROHM推出欠壓時安全亮燈的單芯片方案
            作者:王瑩時間:2020-04-07來源:電子產品世界收藏

            車載IC市場競爭十分激烈,廠商的核心競爭力體現在產品的特色,即在滿足基本功能要求的基礎上,實現差別化的設計。

            本文引用地址:http://www.snowlakeshores.com/article/202004/411757.htm

            例如,近日,車載大廠ROHM(羅姆)面向DRL(日間行車燈)、位置燈及尾燈等眾多插座型燈,推出業界首創的LED“BD18336NUF-M”,特點是當車載電池欠壓時,僅1枚芯片即可實現安全亮燈,有助于DRL和位置燈用的最新插座型LED燈的小型化。

            那么,該產品是如何實現這一功能的?車載LED驅動器的特點是什么?羅姆半導體(上海)有限公司技術中心產品應用經理葛家明先生向電子產品世界等媒體做了詳細介紹。

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            羅姆半導體(上海)有限公司 技術中心 產品應用經理 葛家明

            1 BD18336NUF-M的特色分析

            當前,可維護的超小型插座型LED燈很受歡迎,ROHM此次發布的新產品“BD18336NUF-M”就是驅動這類LED燈的驅動器。具體工作特點是:當電池電壓從13V降至9V時,利用新搭載的欠壓時電流旁路功能,通過切換LED電流路徑來防止燈滅,能夠始終保持30%以上的亮度。另外,以3.0mm見方的超小型封裝實現了600mA的高輸出。

            與以往產品相比,①包括外圍電路在內的新方案的安裝面積減少約30%,可安裝于超小型插座型LED燈要求的10mm見方的電路板中。②使用以往產品如果不配置外圍電路,當電池欠壓時,LED燈就會熄滅,對周圍環境造成安全隱患,而新產品僅憑1枚芯片即可助力插座型LED燈實現安全亮燈和小型化。③為了支持溫度容易升高的高亮度白色LED,新產品還內置了抑制LED發熱量的功能,從而能夠適用于使用白色LED的DRL。

            新產品已于2019年12月開始出售樣品,計劃于2020年7月開始暫以月產40萬個的規模投入量產。該芯片的前工序是在日本,后工序是在羅姆的菲律賓工廠。

            1.1 新的插座型LED燈及電路板

            由于LED燈本身的長壽命并且高密度安裝的特點,目前在車燈領域應用非常迅速。不過,以往的產品設計可以實現更復雜的性能要求,但是可維護性有所欠缺。具體如圖1左側可見,以往的方案是在電路板上可以大量地安裝元器件,以實現車載LED燈的多樣化設計以及更高性能的要求。但是客戶已經不滿足于這樣的現狀,對于可維護性方面的要求也日益出現,像燈泡一樣可以容易更換的插座型LED燈開始登場,如圖1右所示。

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            圖1

            1.2 插座型LED燈的不足及解決策略

            不過,插座型LED燈面臨的兩大課題,首先是由于插座型本身的體積限制,會造成客戶設計時的靈活性受限。其次是由于電路板的面積非常小,因此無法容納足夠多的元器件,致使在電池電壓欠壓的時候,LED燈會熄滅,這樣對周圍的行車安全還是造成了相當的隱患。

             針對這樣的課題,ROHM推出了超小型高輸出的線性LED驅動器IC,也就是本次的新產品BD18336NUF-M。隨著此次新產品的推出,“預計在世界范圍內的車燈廠家都會開始普及這樣一個設計?!备鸺颐鞣Q。

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            圖2

            它的主要功能如圖2紅色字所示,在車載電池欠壓時的電流旁路功能;輸出電流的降額功能。

            1.3 兩個主要功能的原理

            1)電流旁路

            此次發布的新產品的特點,首先通過該單芯片的方案可以實現車載電池欠壓時的安全亮燈。圖3是工作示意圖,可以通過外圍3枚電阻去配置之后,監測電池電壓。當電池電壓在13V等正常工作的狀態下,恒流的LED驅動器BD18336NUF-M可以正常地輸出電流,去保證負載——3顆LED燈的點亮。但是當車載電池電壓向下跌落,例如在9V以下的欠壓狀態的時候,由于該芯片內部搭載欠壓時的電流旁路的功能,可以去旁路負載中最下面一顆LED,保證剩余2顆LED燈以客戶期望的亮度實現點亮狀態;并且從電池電壓充分時的3顆燈點燈,到欠壓狀態下2顆燈的切換是平滑平穩的一個過程,不會出現燈閃的現象。這有助于客戶的新型插座型LED燈的安全設計以及小型化的要求。

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            圖3 欠壓時的電流旁路功能

            圖4是LED亮燈情況的具體解釋,以往產品的話,如果是驅動3顆LED,考慮到3顆LED開啟了壓降差不多是9V,當電池電壓在9V以下到6V欠壓時候,是無法開啟3顆LED的,會出現燈滅的安全隱患。搭載了本次的新產品后,在欠壓9V-6V的工作區間以內,保證兩顆燈的LED點亮,最終可以保證插座型LED燈模組的30%以上亮度的安全要求。

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            圖4 相比以往產品的亮燈示意圖

            電流旁路功能可參考圖5右,紅色的電流曲線是在車載電池減電時的一個電流曲線??梢钥吹疆旊姵仉妷簭恼5?3V工況向6V跌落的過程中,新芯片內置的電流旁路的電路開始啟動,并且可以通過外圍電阻來配置其工作范圍,這樣可以看到,減電時的紅色電路曲線是在線性的上升過程中,也就意味著外圍被旁路的LED3會出現逐漸熄滅的狀態。最終當電池電壓跌落到6V時,仍然可以保證2顆LED燈亮。

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            圖5 電流旁路的工作效果

            2)白光LED——過溫降額功能

            本次新產品BD18336NUF-M除了傳統的黃光和紅光以外,也對白光的應用做了充分的考慮,這樣使它適合應用于包含高亮度的白光LED在內的所有的LED燈色。

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            圖6

            眾所周知,白光LED的功率相對較大,會有溫升的情況,該芯片內部已經搭載了1個過溫降額的功能,可以僅僅通過客戶在外圍配置1顆熱敏電阻器,就可以使得輸出的電流實現降額的功能。例如100kΩ的熱敏電阻器,可以在110℃左右開始降額;47kΩ的熱敏電阻可以在85℃的溫度開始實現電流降額,這就大大擴展了產品的應用范圍——除了傳統的紅光和黃光等尾燈和位置燈的應用之外,也可以用在日行燈以及霧燈等白光LED的應用場合。

            4)相關問題

            插座型LED燈的成本是不是比以前更高?制造難度更大?葛家明經理指出,插座型LED燈的制造難度,相對PCB板,其實并沒有太大差異。

            安裝插座型LED燈的PCB板減少了,那么PCB的設計還是同原有一樣嗎?實際上,常規的設計客戶可以用普通的環氧樹脂FR4的板子,或者是考慮到散熱,增加一些散熱器的設計要求,可以搭載一些陶器板的設計,這樣都是可以的。

            供應和現場工程師服務是否會受疫情的影響?“這一點請不要擔心,目前我們供貨還是比較正常的?,F場工程師的服務,考慮到目前的現狀,ROHM和客戶的一個支持基本上還是通過以線上為主。下一步還要看后面疫情發展控制的情況?!备鸺颐鹘浝矸Q。

            2 車載LED驅動器

            LED驅動器IC是針對不穩定的輸入電壓,例如車載的電池,為負載的LED燈提供了一個恒定的電流,這樣可以實現LED燈亮度的恒定或是可調功能的IC。

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            圖7

            車載LED燈可以分為2類應用:車身的照明,室內的照明。其中車身照明包括了前照燈、日行燈、尾燈、轉向燈,而室內照明主要是音響、導航、空調面板、RGB氛圍燈以及儀表盤警告燈的應用。

            ROHM在這2個領域都有相關的IC布局,所以可以控制所有的燈光。

            3 電源技術助力LED驅動器

            ROHM在車載電源電路方面擁有很強的實力,可為用戶的小型化設計以及設計的簡化做貢獻。其電源技術大致可以分為3個方面,DC/DC、AC/DC技術,線性LDO技術,以及此次的LED驅動器的技術。

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            圖8

            相關LED驅動器方面,ROHM有如下的幾個關鍵技術:

            ? 抑制浪涌的技術;

            ? 頻率穩定的控制技術;

            ? 線性控制,也就是此次新產品BD18336NUF-M涉及到的技術;

            ? 局部調光的功能;

            ? 降噪的技術。

             4 ROHM的LED驅動器產量及專利

            從以往的手機、電視等等消費類電子設備到當前熱門的車載用途,ROHM的LED驅動器IC面向這些門類廣泛的應用領域,年出貨量約2億片,其中車載領域1.4億片,消費類電子約0.6億片。

            在LED驅動器IC方面的技術儲備,ROHM在單項專利、現有全部LED技術專利的總分、專利的數量上居于行業領先。

            在汽車功能安全方面,ROHM在2018年的3月已經正式取得了ISO 26262的流程認證。

            5 針對兩輪電動車的新方案:BD183x7EFV-M

            在特色化方面,無獨有偶,針對兩輪電動車尾燈等,ROHM近期也發布了一款芯片“BD183x7EFV-M”。它是4通道的線性LED驅動器,最大輸出電流每通道在150 mA,主要的功能如下圖紅色字所示,①內置了獨有的熱分散電路;②LED的單路控制功能,以及其它常用的開短路檢測、保護功能以及診斷功能。該芯片的目標應用主要是尾燈、位置燈、霧燈以及轉向燈一些常規的應用場合。image.png

            圖9

            1)內置了1個獨有的熱分散電路,以通過芯片自帶的4通道線性輸出,實現了客戶設計的小型化。

            具體地,由于以往的設計例如在4路LED驅動的時候需要在每個通道上都進行相關的熱設計工作,BD183x7EFV-M由于內置了獨有的熱分散電路,所以客戶只需要在電池側輸入的地方做1次的熱設計考慮就可以達到這樣的目的,減少了模塊的成本。

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            圖10

            2)LED單路控制的功能,這可以實現LED在異常工況下整燈模組LED關閉模式的控制。

            這是由于在歐洲市場以及在日韓亞太市場對異常工況下的法規要求是有些差別的,例如對負載LED斷線的情況,在歐洲市場要求統一關閉所有的LED燈,也就是“一滅全滅”的功能;但是亞太市場的要求是異常工況的LED燈使它關閉,其它幾路正常的LED燈依舊保持亮燈的狀態。BD183x7EFV-M由于搭載了1個模式選擇的Pin MSET1的管腳,可以通過配置同時滿足歐洲市場以及亞太市場法規的要求,這樣就可以在各個國家的機型上做進一步的擴展。

            image.png

            圖11

            6 小結

            車載LED驅動器是個經典話題,可以在特色化方面挖掘,需要具有工匠精神的打磨。



            關鍵詞: 汽車 LED 驅動器

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