【導讀】隨著LED照明在汽車電子領(lǐng)域的飛速發(fā)展，新的LED挑戰(zhàn)也接踵而至。本文介紹了當今照明電源設(shè)計師面臨的主要限制因素，并探討了如何利用MPS新型汽車LED模塊 —— MPM6010-AEC1 解決這些問題。
LED壽命長、體積小、功耗低的優(yōu)勢與當今環(huán)保車輛的需求完美契合，這也造就了LED在汽車照明中的普及。從汽車內(nèi)部的氛圍燈，信號指示燈，數(shù)字屏面背光，到汽車外部的轉(zhuǎn)向燈，剎車燈，霧燈以及日行燈，LED應用在汽車內(nèi)外已然隨處可見。在不遠的將來，LED也有望取代以鹵素或氙燈為主的大功率前燈。
今天的汽車照明工程師在將LED設(shè)計得更小，更獨特性的同時也面臨著提高可靠性，抗電磁干擾，優(yōu)化熱性能等一系列技術(shù)挑戰(zhàn)。
高可靠性在汽車工程中舉足輕重，這一點在汽車外部照明中尤其重要，車輛的狀態(tài) (轉(zhuǎn)彎、停車、報警等)都要依靠它。最大化可靠性得一般原則是最少化電路板上的元件數(shù)量：元件越少，潛在的故障點就越少，需要的材料也就越少。越簡單的設(shè)計就越容易調(diào)試并推向市場。
此外，隨著LED系統(tǒng)的縮小，驅(qū)動這些系統(tǒng)的相關(guān)電子設(shè)備也必須隨之縮小。實現(xiàn)小型電路板設(shè)計的一種常見方法是增加驅(qū)動器的開關(guān)頻率，從而減小相關(guān)電感和電容的尺寸。然而，更高的開關(guān)頻率會造成電磁干擾的陡增；電磁干擾與開關(guān)頻率呈平方關(guān)系，這意味著開關(guān)頻率加倍會使電磁干擾增加四倍。為了解決這個問題，設(shè)計人員在優(yōu)化電路布局并選擇低損耗元件的同時，必須將瞬時電流活躍的敏感環(huán)路最小化，這些敏感路徑通常包含開關(guān)，儲能電感和解耦電容。另一種降低電磁干擾的方法是添加金屬屏蔽，當然同時成本也會大幅增加，這對價格敏感的照明市場是難以接受的。
再則，雖然LED比鹵素燈或白熾燈功率更小，但熱管理仍是一個大問題，因為它與LED的預期壽命直接相關(guān)。LED以數(shù)十萬小時的工作壽命聞名于世，但結(jié)溫過高會使其壽命驟減，車輛可能工作的嚴酷氣候條件，也會使LED壽命進一步降低。
圖 1. MPM6010汽車LED驅(qū)動模塊內(nèi)部示意圖
MPS在開發(fā)業(yè)內(nèi)最先進的汽車LED驅(qū)動模塊新的 MPM6010-AEC1時就考慮到了這些關(guān)鍵問題。這款36V， 1.5A， LED模塊集成了同步降壓LED驅(qū)動器與汽車級電感和解耦電容（圖1），適用于15W以內(nèi)的汽車內(nèi)外照明應用。MPM6010緊湊的3mmx5mm封裝極大的簡化并縮小了電路板布局，如圖2所示，僅需四個外部元件，就可以完全實現(xiàn)LED驅(qū)動器解決方案。
圖 2: MPM6010，1.5A典型應用電路
MPM6010-AEC1 采用了MPS具有自主知識產(chǎn)權(quán)的低RDS(ON)工藝，該工藝在DC / DC轉(zhuǎn)換器中廣受好評。MPM6010-AEC1在2.2MHz開關(guān)頻率下能提供超過90%的效率，有效地防止了LED過熱。 Figure 3 顯示了在2.2MHz開關(guān)頻率下1和2串聯(lián)LED在實際應用中測量的效率。
圖 3: MPM6010在2.2MHz, 12V輸入時工作
MPM6010-AEC1通過減少所需元件的數(shù)量來幫助提高系統(tǒng)的可靠性，如圖2所示，一個模塊代替了一個離散驅(qū)動程序的4-6個獨立元件。需要指出的是，內(nèi)部電感符合AEC-Q200標準，而整個模塊已通過AEC-Q100。
MPM6010將具有瞬態(tài)電流的關(guān)鍵回路包裹于模塊內(nèi)部，抗電磁干擾能力因此大大優(yōu)化，這有助于客戶更快更容易的通過CISPR25 Class 5（汽車電磁兼容標準）。
圖 4: MPM6010 CISPR25 Class 5標準平均輻射
最后，MPM6010-AEC1熱折返技術(shù)通過PWM調(diào)光輸入（EN/DIM）引腳或LED電流調(diào)節(jié)反饋引腳（FB）實現(xiàn)LED熱管理， 圖 5 展示了后者的實現(xiàn)原理。當外部熱敏電阻的溫度達到臨界閾值時，LED的電流會被節(jié)流回來。該熱折返電路，加上內(nèi)置的安全功能，過熱保護和LED開路、短路檢測等模塊，在保持LED在一個安全的工作范圍的同時，可以更好地確保LED的使用壽命。
圖 5: MPM6010 熱折返電路
MPM6010符合AEC-Q100一級標準，采用3mmx5mmx1.6mm QFN封裝，可選擇Wettable Flank以輔助自動光學檢測。
汽車制造商為LED照明系統(tǒng)提出了嚴格的性能和尺寸目標，市場趨勢表明，這些標準只會隨著時間推移變得更加嚴格。MPM6010等先進的集成驅(qū)動模塊可以幫助滿足諸如高可靠性，抗電磁干擾，優(yōu)化熱性能等產(chǎn)品要求，使其更容易達到系統(tǒng)設(shè)計目標，并為新一代更復雜的照明和信號系統(tǒng)鋪平道路。
推薦閱讀：
