汽车前灯需要降压-升压型LED驱动器

　　就发动机而言，停止-启动系统的概念很容易理解，当车辆停止时，发动机关闭，然后在要求车辆再次开动时，发动机立即重新启动。这样一来，当汽车在行驶中因交通情况或红灯而暂停时，就不会消耗燃油，也不会排放碳。这种停止-启动设计可将燃油消耗量和碳排放量降低 5% 至高达 10%。不过，此类设计所面临的最大挑战是：怎样使整个起停状况不为驾驶者所察觉。为避免驾驶者觉察汽车的起停能力，存在着两大设计障碍。第一个是快速重启时间。有些制造商利用增强的启动器设计，将重启时间降至不到 0.5 秒，从而使重启真正感觉不到。第二个设计挑战是，在发动机关闭时，保持所有电子系统直接由电池供电，包括空调系统和照明系统，而且同时仍然保持足够的电池电量储备，以在加速时快速重启发动机。

　　为了纳入停止-启动功能，的确需要对动力传动系统的设计进行一些修改。过去的交流发电机也许还要用作增强的电动机起动器，以确保快速重启，另外，必须增加一个停止-启动电子控制单元 (ECU)，以控制发动机何时以及怎样启动和停止。当发动机 / 交流发电机关闭时，电池必须能给车辆的各种灯、环境控制系统以及其他电子系统供电。此外，当再次需要发动机工作时，电池必须能给启动器供电。这种极端的电池加载情况引入了另一个设计挑战，这一次是电气方面的挑战，因为重启发动机需要大量吸取电流，这又可能使电池电压暂时被拉低至 5V。对LED驱动器的挑战是，当电池总线电压短暂下降至 5V、然后返回标称的 13.8V (这时充电器返回稳定状态) 时，持续提供良好稳定的输出电压和LED电流。

　　当汽车发动机处于寒冷或冰冻温度一段时间后，会发生“冷车发动”情况。在这种情况下，机油变得极度黏滞，需要发动机启动器提供更大的扭矩，这又导致从电池吸取更大的电流。这么大的负载电流可能在点火时将电池 / 主总线电压拉低至不到 5V，之后该电压一般返回到标称的 13.8V。就发动机控制、行车安全和导航系统等应用而言，在发生冷车发动情况时，保持良好稳定的输出电压 (通常为 5V) 是非常重要的，这样才能在车辆启动时，持续保持电源系统工作。

　　如果电池电缆在交流发电机仍然在对电池进行充电时意外断接，则将发生“负载突降”的情况。当电池电缆在汽车工作时出现松动、或者电池电缆在汽车行驶时出现断裂，这种情况就有可能发生。电池电缆的这种突然断接有可能导致高达 60V 的瞬态电压尖峰，因为交流发电机试图给不存在的电池完全充电。交流发电机上的瞬态电压抑制器通常将总线电压箝位在 30V 至 34V 之间，并吸收大部分浪涌电流;但是，交流发电机下游的 DC/DC 转换器和LED驱动器要承受高达 36V 的瞬态电压尖峰。在这类瞬态事件发生时，要求这些 LED驱动器不仅不被损坏，还必须持续调节输出电压和 LED 电流。

一种面向汽车应用的同步降压-升压型高亮度 LED 驱动器

　　幸运的是，对这些难题已经有了新的解决办法，那就是凌力尔特的 LT3791 LED 驱动器。LT3791 是一款同步降压-升压型 DC/DC LED 驱动器和电压控制器，可提供超过 100W 的 LED 功率。其 4.7V 至 60V 的输入电压范围使该器件非常适用于多种应用，其中包括汽车、卡车甚至航空电子的高亮度 LED 前灯。类似地，其输出电压可以在 0V 至 60V 的范围内设定，从而能驱动多种单串 LED。

　　典型的 50W 前灯应用如图 2 所示。这个应用运用单个电感器，以在 2A 时准确地调节一个 25V 的 LED 串，并提供 50W LED 功率。该电路可提供一个 50:1 的 PWM 调光比，非常适合于满足防眩目自动调光要求。对输入和输出 (LED) 电流均进行了监视，同时提供了故障保护功能，以安然承受并报告 LED 开路或短路情况。　　

　　其内部的 4 个降压-升压型开关控制器在输入电压高于、低于或等于输出电压时工作，从而非常适用于汽车等应用，在这类应用中，输入电压在启动 / 停止、冷车发动和负载突降情况下可能变化很大。在降压、直通和升压工作模式之间的转换是无缝的，从而不管电源电压的变化范围有多宽，都能提供良好的稳压输出。LT3791 的独特设计采用了 3 个控制环路，以监视输入电流、LED 电流和输出电压，并提供最佳性能和可靠性。

　　LT3791 运用 4 个外部开关 MOSFET，可连续提供从 50W 直至超过 100W 的 LED 功率，效率高达 98%，如图 3 所示。在以传统方式供电的车辆中，高效率是非常重要，因为可最大限度降低对散热器的需求，从而实现占板面积非常紧凑的扁平解决方案。而在电动汽车 (EV) 中，这种功率节省可在充电之间增加车辆运行的里程数，这是非常宝贵的。

　　±6% 的 LED 电流准确度确保 LED 串提供恒定照明，同时 ±2% 的输出电压准确度可提供几种 LED 保护功能，并使转换器能作为恒定电压源工作。LT3791 可按照应用要求，采用模拟或 PWM 调光方法。此外，其开关频率可在 200 kHz 至 700 kHz 范围内设定，或同步至一个外部时钟。其他特点包括输出断接、输入和输出电流监视器以及集成的故障保护。　　

结论

　　对更高性能和更高成本效益永无止境的需求驱动了高亮度 LED 应用，尤其是对汽车前灯应用的持续加速增长。这些需求必须由新型高亮度 LED 驱动器 IC 来满足。新型 LED 驱动器必须提供恒定电流，无论输入电压或 LED 正向电压如何变化，都可保持均匀的亮度，并以高效率工作，而且提供非常宽的调光范围和各种保护功能，进而提高系统可靠性。当然，这些 LED 驱动器电路还必须能构成占板面积非常紧凑、扁平和热效率非常高的解决方案。幸运的是，凌力尔特不断重新定义其 LED 驱动器系列，以利用 LT3791 这类高亮度 LED 驱动器 IC 迎头战胜这些挑战。此外，凌力尔特已经开发出了一个完整的大电流 LED 驱动器 IC 系列，该系列专门针对汽车应用，适用于从先进的前向照明前灯到 LCD 背光照明的各种应用。汽车照明系统持续需要更高性能的 LED 驱动器，现在，设计师有了创新的 IC 解决方案来满足这种需求了。