首(shou)先(xian)，我(wo)們(men)簡(jian)單(dan)回(hui)顧(gu)一(yi)下(xia)汽(qi)車(che)照(zhao)明(ming)方(fang)案(an)設(she)計(ji)麵(mian)臨(lin)的(de)問(wen)題(ti)及(ji)助(zhu)力(li)。然(ran)後(hou)，結(jie)合(he)仿(fang)真(zhen)結(jie)果(guo)展(zhan)示(shi)其(qi)采(cai)樣(yang)電(dian)路(lu)。最(zui)後(hou)，通(tong)過(guo)實(shi)際(ji)測(ce)試(shi)驗(yan)證(zheng)仿(fang)真(zhen)結(jie)果(guo)，並(bing)在(zai)文(wen)章(zhang)的(de)最(zui)後(hou)一(yi)節(jie)中(zhong)展(zhan)示(shi)驗(yan)證(zheng)的(de)結(jie)果(guo)。

 

背景信息

 

LED 照明是一項技術創新，但也伴隨著額外的設計挑戰。在設計 LED 照zhao明ming係xi統tong時shi
，必bi須xu同tong時shi考kao慮lv組zu件jian的de熱re特te性xing，以yi避bi免mian熱re擊ji穿chuan。這zhe在zai汽qi車che照zhao明ming等deng應ying用yong中zhong尤you為wei重zhong要yao
，在zai這zhe些xie應ying用yong中zhong
，高gao環huan境jing溫wen度du和he長chang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(qi)車(che)照(zhao)明(ming)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)需(xu)要(yao)更(geng)大(da)的(de)驅(qu)動(dong)電(dian)流(liu)和(he)更(geng)小(xiao)的(de)封(feng)裝(zhuang)尺(chi)寸(cun)，這(zhe)使(shi)散(san)熱(re)設(she)計(ji)的(de)優(you)化(hua)變(bian)得(de)更(geng)加(jia)困(kun)難(nan)
，也(ye)更(geng)加(jia)必(bi)要(yao)。較(jiao)高(gao)的(de)驅(qu)動(dong)電(dian)流(liu)會(hui)使(shi)器(qi)件(jian)結(jie)溫(wen)升(sheng)高(gao)，甚(shen)至(zhi)優(you)化(hua)後(hou)的(de)散(san)熱(re)也(ye)不(bu)能(neng)滿(man)足(zu)需(xu)求(qiu)。因(yin)此(ci)，必(bi)須(xu)想(xiang)出(chu)一(yi)種(zhong)方(fang)法(fa)，在(zai)溫(wen)度(du)過(guo)高(gao)時(shi)可(ke)以(yi)降(jiang)低(di) LED 電流。

 

大多數汽車 LED 驅動器都具有電流調光功能。例如，MPS 的 MPQ2489 利用DIM 引腳實現 PWM hemonitiaoguang。raner

，tiaoguangkongzhidianlutongchanghuiyoubijiaofuzademonihuoshuzidianlushixian，zhexiedianluchangchangzaizhongduanyingyongzhongzhanyongdaliangkongjianbingqiehaihuizengjiazhengtixitongchengben。benwenjiangjieshaoyizhongjiyu NTC 的簡單電路解決方案，可以根據溫度對輸出電流進行線性調光。

 

圖 1 顯示的電路可以在溫度低於 70°C 時，保持驅動器中的標稱輸出電流穩定。如果超過溫度閾值，輸出電流會與溫度呈準線性關係下降

，以避免熱擊穿
；當 LED 達到最高額定溫度（約120°C)時，電流值最小。 

 

圖1: MPQ2489電路原理圖

 

采樣電路

 

本文以 MPQ2489-AEC1的電路作為示例，它是MPS提供的一款 60V
、1A 汽車級降壓 LED 驅動器。該驅動器可同時實現 PWM 和模擬調光
，但在本應用中僅使用後者。要使用模擬調光功能，需要在 DIM 引腳上施加 0.3V 到 2.5V 之間的直流電壓。 該電壓可以在 250mA 和 1.1A 之間線性調節 LED 電流（見圖 2）。當直流電壓範圍在0.3 到 1.25V 之間時

，將產生 250mA 到 550mA 之間的電流。 

 

圖2: MPQ2489-AEC1模擬調光曲線

 

我們采用NTC 熱敏電阻（TDK 的 NTCG164BH103JTDS）來采樣溫度，其作為電壓電阻分壓器的一部分連接在電路中。NTC 電阻變化會引起分壓器輸出端電壓根據溫度變化。這會改變 DIM 引腳上的電壓，從而改變輸出電流。

 

施加到 DIM 引腳上的標稱電壓由 1.25V 參考電壓設置。 這確保了溫度低於 70°C 閾值時的輸入電壓穩定。此外
，電阻分壓器的電源電壓通過250mW 齊納二極管設置為固定的 6.2V。

 

當器件溫度為 70°C 或更低時，參考電壓提供的 1.25V 限製了 DIM 輸入，並向 LED 提供550mA 電流。 一旦溫度超過 70°C 閾值
，電阻分壓器輸出將降至 1.25V 以下。然後 DIM 輸入遵循電阻分壓器配置文件，隨著溫度的持續升高，繼續降低 LED 驅動電流。

 

仿真測試用於估計電路的操作。本示例的仿真結果表明，在達到溫度閾值之前，DIM 電壓穩定在 1.25V
；達到閾值之後，DIM電壓呈指數下降，在溫度為 120°C 時達到0.3V最小輸出（見圖 3）。 

 

圖3: 仿真測試結果

 

該係統有一個缺點，即 NTC 電阻遵循 Steinhart-Hart 方程隨溫度變化
，我們通過方程 (1)來計算其值：

 

 

Steinhart-Hart方程表明，溫度與NTC電阻值之間的關係是非線性的
，因此電阻分壓器與溫度之間也是非線性關係。 因此，由溫度引起的電流下降也是非線性的。這種下降可以用等式 (2) 來估算：

 

 

盡管存在一些缺陷，該電路仍然提供了一種小巧而簡單的解決方案
，可以在高溫下降低 LED 驅動電流，從而延長這些組件的預期壽命。

 

結果驗證

 

為了測試電路性能，我們構建一個係統來模擬真實用例（見圖 4）。用一個3Ω 電阻代替LED
，通過在其兩極之間施加壓差來加熱。然後
，將選定的 NTC 用導熱膏連接在電阻上
，以確保盡可能精確地檢測電阻/溫度。最後，將NTC 連接到設計的電路中。通過改變電阻溫度（改變提供的電源電壓），獲取DIM 電壓曲線。 

 

圖4: 測試裝置

 

在 25°C 至 145°C 的溫度範圍內進行測試。 圖 5 顯示的結果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) 保持在穩定的 1.25V。超過此溫度後，在145°C 時，電壓降至 0.25V。 

 

圖5: 測試結果-調光電壓與溫度之間的函數關係

 

圖 6 顯示了當 LED 溫度低於 74°C 時，獲得的驅動電流穩定為 100%。一旦溫度超過該值
，驅動電流便會降低以減少散熱
，並抵消溫升。該測試以及針對圖 5 所做的測試，均證實了設計的預期功能。通過成功地限製高溫下的輸出電流
，電路組件可以避免過熱造成損壞。 

 

圖6: 測試結果：驅動電流與溫度之間的函數關係

 

總結

 

利用簡單的采樣電路和大多數 LED 驅動器（例如 MPS 的 MPQ2489-AEC1）中已經提供的調光功能，本文介紹的電路成功演示了對 LED 驅動電流的控製。

 

該解決方案為汽車照明係統製造商提供了一種穩定
、經濟高效的選擇，可以極大地增加電路組件的預期壽命，同時隻需占用很少的占板空間。 文中提出的電路可以相對容易地應用於許多現有的照明係統，材料成本低廉，同時也證明了驅動器 IC 的可靠性與靈活性。

 

來源：MPS

 

 

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