為了避免熱擊穿
，LED照zhao明ming係xi統tong設she計ji人ren員yuan應ying考kao慮lv組zu件jian的de熱re特te性xing。這zhe在zai汽qi車che照zhao明ming等deng應ying用yong中zhong尤you其qi重zhong要yao，在zai該gai應ying用yong中zhong，較jiao高gao的de環huan境jing溫wen度du和he較jiao長chang的de工gong作zuo時shi間jian會hui導dao致zhi組zu件jian迅xun速su老lao化hua。

 

汽車照明技術的發展（驅動電流增加以及越來越小的封裝尺寸）使優化散熱設計既困難又必要。較高的驅動電流將結溫提高到無法充分優化散熱的程度。因此，必須創造一種在溫度過高時降低LED電流的方法。

 

大多數汽車LED驅qu動dong器qi都dou具ju有you電dian流liu調tiao光guang功gong能neng。但dan是shi

，調tiao光guang控kong製zhi電dian路lu通tong常chang通tong過guo複fu雜za的de模mo擬ni或huo數shu字zi電dian路lu來lai控kong製zhi
，這zhe在zai最zui終zhong應ying用yong中zhong通tong常chang會hui占zhan用yong大da量liang空kong間jian，並bing增zeng加jia整zheng個ge係xi統tong成cheng本ben。本ben文wen提ti出chu了le一yi種zhong基ji於yuNTC電阻（負溫度係數）的簡單電路解決方案
，該解決方案可根據溫度線性調節輸出電流。

圖1電路電路設計用於在溫度低於70°C時shi在zai驅qu動dong器qi中zhong保bao持chi穩wen定ding的de標biao稱cheng輸shu出chu電dian流liu。如ru果guo電dian路lu超chao過guo溫wen度du閾yu值zhi，則ze輸shu出chu電dian流liu與yu溫wen度du成cheng準zhun線xian性xing關guan係xi，從cong而er減jian小xiao輸shu出chu電dian流liu以yi避bi免mian熱re擊ji穿chuan
，當dangLED達到約120°C的最高額定溫度時，該電流達到最小電流值。

 

感應電路

 

作為示例，本文采用了MPQ2489-AEC1
，這是一種60V，1 A汽車級降壓LED驅動器，如圖1所示。該驅動器同時實現了PWM和模擬調光，盡管在本應用中僅使用後者。要使用模擬調光功能，必須在DIM引腳上施加0.3至2.5V的DC電壓。該電壓可以在250 mA和1.1 A之間線性調節LED電流（圖2）。當直流電壓介於0.3至1.25V之間時，會產生250至550 mA之間的電流。

 

圖2該模擬調光曲線由MPQ2489-AEC1降壓LED驅動器產生。資料來源：MPS

 

使用NTC熱敏電阻（TDK的NTCG164BH103JTDS）感測溫度，該熱敏電阻在分壓電阻器中實現。NTC電阻的變化會導致分壓器輸出端的電壓根據溫度而變化。這會偏移DIM引腳上的電壓，從而改變輸出電流。

 

DIM引腳上施加的標稱電壓由1.25V基準電壓設置。這樣可確保在低於70°C閾值的溫度下提供穩定的輸入電壓。此外，電阻分壓器的電源電壓使用250mW齊納二極管固定在6.2V。

 

當器件處於70°C或更低溫度時，參考電壓提供的1.25V電壓會限製DIM輸入，並且LED會提供550 mA的電流。一旦溫度超過70°C閾值，電阻分壓器輸出就會降至1.25V以下。然後，DIM輸入遵循電阻分壓器配置文件，隨著溫度持續升高，這會減小LED驅動電流。

 

仿真可用於估算電路的運行情況。此示例的仿真結果表明，DIM電壓在高達溫度閾值的1.25V處穩定，然後呈指數下降，直到溫度達到120°C時達到0.3V的最小輸出（圖3）。

 

圖3降壓LED驅動器執行的模擬調光的模擬結果。資料來源：MPS

 

該係統的一個缺點是
，按照Steinhart-Hart公式（由公式1計算），NTC電阻如何隨溫度變化：

 

 

計算NTC電阻的公式

 

Steinhart-Hart方程表明溫度與NTC電(dian)阻(zu)值(zhi)之(zhi)間(jian)的(de)關(guan)係(xi)是(shi)非(fei)線(xian)性(xing)的(de)


，因(yin)此(ci)電(dian)阻(zu)分(fen)壓(ya)器(qi)與(yu)溫(wen)度(du)也(ye)具(ju)有(you)非(fei)線(xian)性(xing)關(guan)係(xi)。因(yin)此(ci)，由(you)於(yu)溫(wen)度(du)引(yin)起(qi)的(de)電(dian)流(liu)減(jian)小(xiao)也(ye)是(shi)非(fei)線(xian)性(xing)的(de)。可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)公(gong)式(shi)2估算這種下降：

 

 

計算溫度引起的電流下降的方程式

 

盡管如此，該電路還是提供了一種小型且簡單的解決方案來減小高溫下的LED驅動電流
，從而提高了這些組件的預期壽命。

 

結果驗證

 

為了測試電路性能，構建了一個係統來模擬現實世界的用例（圖4）。 一個3Ω電阻替代LED
，該電阻通過在兩極之間施加電壓差來加熱。然後，選擇的NTC是用導熱膏固定在電阻器上
，以確保最大程度地準確地檢測電阻器/溫度。最後，NTC連接到設計的電路。通過改變電阻器的溫度（掃描提供給它的功率），獲得了DIM電壓曲線。

 

圖4創建測試設置是為了模擬現實世界用例（例如汽車燈）的模擬調光，該測試係統是為模擬現實用例而構建的。資料來源：MPS

 

該測試是在25°C至145°C的溫度範圍內進行的。圖5顯示達到了預期的電路性能。當溫度低於74°C（接近估計的70°C閾值）時
，電路的輸出電壓（VDIM）保持穩定在1.25V。超過此溫度，電壓在145°C下降至0.25V。

 

圖5測試結果顯示了調光電壓隨溫度的變化 來源：MPS

 

圖6顯示，當LED溫度低於74°C時，獲得的驅動電流設置為100％。一旦溫度超過該值
，驅動電流就會變小，LED變暗，以減少散熱並抵消溫度上升的影響。該測試以及圖5中所示的測試確認了設計的預期功能。通過成功限製高溫下的輸出電流，可以保護電路組件免受熱損壞。

 

圖6測試結果顯示驅動電流與溫度的關係 資料來源：MPS

 

本文演示了電路的實現方式如何通過使用簡單的感應電路和大多數LED驅動器中預先存在的調光功能來控製LED的de驅qu動dong電dian流liu。該gai解jie決jue方fang案an為wei汽qi車che照zhao明ming係xi統tong製zhi造zao商shang提ti供gong了le穩wen定ding，具ju有you成cheng本ben效xiao益yi的de選xuan擇ze，可ke以yi顯xian著zhe增zeng加jia電dian路lu中zhong組zu件jian的de預yu期qi壽shou命ming
，同tong時shi僅jin占zhan用yong很hen少shao的de電dian路lu板ban空kong間jian。本ben文wen中zhong提ti出chu的de電dian路lu可ke以yi相xiang對dui容rong易yi地di和he廉lian價jia的de材cai料liao清qing單dan應ying用yong於yu許xu多duo現xian有you的de照zhao明ming係xi統tong。

 

Xavier Ribas和Tomas Hudson是Monolithic Power Systems（MPS）的應用工程師