本文介绍了设计人员可用于集成 LED 驱动解决方案的各种选项。ROHM 扩展了其高度集成的 LED 驱动 IC 产品线，提供多种设计选项，包括集成或外部开关输出、并联/串联控制，以及众多保护和故障检测功能，并采用紧凑型表面贴装封装。.LED 在汽车中的应用包括车内照明（如车顶、仪表板和腿部空间照明）、指示灯和警告灯、信息娱乐背光，以及外部功能（信号），如尾灯、转向灯、刹车灯（包括顶部中央安装的刹车灯）、停车灯、侧标志灯、雾灯和日间行车灯。.
近年来，一些汽车制造商已在量产车型中引入了高亮度LED前大灯。在某些情况下，LED驱动器的容量足以让同一颗LED灯珠用于多种用途。主要的汽车前大灯制造商已提供了配备高亮度LED灯珠的原型产品，几乎所有汽车制造商也都展示了搭载此类照明的原型车；预计部分标准车型将于2012年配备LED前大灯。随着LED效率的不断提高和成本的不断降低（封装式LED器件的光输出大约每18个月翻一番），车辆将使用越来越多的LED灯珠和LED驱动器。由于LED灯珠的能耗远低于传统照明，仅日间行车灯一项，每百公里即可节省约0.2升燃油，二氧化碳排放量也减少约4克，这无疑是LED灯珠替代白炽灯的一大优势。在电动和混合动力汽车中，由于使用LED灯代替白炽灯，能耗降低了85%，从而提高了续航里程。因此，在汽车应用中采用LED灯具有诸多令人信服的理由。其中一个关键因素是集成电路驱动器提供的电源管理。.
LED驱动器要求：
LED需要恒定电流才能产生稳定的光照。因此，这是LED驱动器运行的首要要求。电流源的精度决定了其对客户的吸引力。必须避免因车辆电压波动引起的电流波动。线性稳压器控制简单，无需电磁干扰（EMI）滤波器。然而，在高功率应用中，其功耗可能过高。降压型DC/DC转换器通常是下一步的选择。当驱动器控制多个串联的LED时，则使用升压型转换器。在某些情况下，升降压拓扑结构可以满足各种应用需求，包括处理可变电源电压的能力。
LED驱动器可以设计成同时实现串联和并联LED控制。具备这种功能的器件使电路设计人员能够灵活地使用单个驱动器控制不同应用中的LED，而无需使用多个器件，从而减少了开发工作量和认证测试。调光是车内照明的常见需求。然而，车外照明应用需要使用同一LED提供不同的亮度级别。例如，刹车灯/尾灯、近光灯/日间行车灯以及远光灯/近光灯被称为双级照明点。在某些情况下，通过使用合适的LED驱动器，照明设计可以使用同一LED来满足这两种情况的需求。对于严苛的汽车环境，需要各种保护电路来防止器件在故障情况下失效。.
汽车行业的设计考虑因素：
与其他市场领域不同，汽车应用的要求比行业标准和采购规范所反映的要求更为苛刻，包括温度和湿度范围、供电电压范围、耐受腐蚀性化学品的能力、电磁干扰和电磁兼容性 (EMC)，以及认证测试规定的可靠性要求。
汽车应用的电压范围远超环境温度下为12.6V电池充电的正常工作电压范围（9至16V，标称值14V）。它涵盖了极端的工作条件，例如反向充电（-12V）、通过连接电压翻倍的电池（+24V）进行跨接启动，以及故障情况，例如电池与交流发电机断开连接时发生的突然放电，以及其他电压瞬变。突然的、不受控制的放电可持续数百毫秒，电压很容易超过80V，但许多制造商现在已将浪涌保护电路集中化，因此要求此类元件能够承受低至约40至60V的瞬变电压。除了这些高电压要求外，启动条件也可能导致电压降低，因此需要针对不利情况采取应对措施。
汽车应用的高可靠性体现在众多集成电路中都需要过电压、欠电压、反极性、过电流、短路和过温保护电路。该部件的使用寿命还必须通过一系列广泛的测试来验证。车辆制造商的目标使用寿命可能是10年/15万公里质保。
分立式或集成式 LED 输出：
根据 LED 的功率需求，采用集成晶体管或外置晶体管的 LED 驱动器可能更为合适。然而，将 MOSFET 集成到 LED 驱动器 IC 中有利有弊。集成式 LED 开关可以节省电路板空间并简化元件列表，从而减少元件数量，同时还能确保晶体管和驱动器之间的完美协调。如果功率水平增加，例如当 LED 驱动器控制高亮度 LED 或需要控制 LED 矩阵时，最好考虑外置晶体管方案，因为这样有利于散热。ROHM
LED 驱动器分为三个主要部分：
a) 用于背光的单通道和多通道控制器。b
) 用于并联开关和单个LED的控制器。c
) 用于户外照明的复杂控制器。
背光对于无线电导航系统和中央信息显示器中的中大型显示屏尤为重要。ROHM 提供单通道、双通道、三通道或四通道 LED 驱动器，以满足不同的需求和显示屏尺寸。采用升压/降压拓扑结构，可在从阳光直射到完全黑暗的各种环境光照水平和光源下调节显示屏的亮度和可读性。三通道 BD81A33 仅需少量外部元件，并采用耐高温 SSOP28 封装（见图 1）。
背光 LED 驱动器的开关频率最高可达 2.2 MHz，从而减小外部元件（例如电感器）的尺寸并消除 AM 频段的电磁干扰。电源电压在 2.2 MHz 左右的频率范围内为 4.5 V。输出电压为 40 V，每个通道的最大电流范围为 120 至 400 mA（取决于驱动器型号）。每个矩阵中串联的LED最大数量取决于二极管的正向偏置和保护机制的预设值。通常情况下，可以串联控制六到七个LED。因此，对于三通道矩阵，最多可以使用20个LED来点亮显示屏。为了避免电磁干扰（EMI）问题（这对于车载收音机应用尤为重要），提供了外部同步功能。
集成的LED故障检测功能有两个输出通道：输出1用于欠压锁定、过热关断以及过压和过流保护；输出2用于指示一个或多个LED矩阵中是否存在带电导线或开路LED。如有必要，可以断开相应的通道，以防止损坏系统的其他部件。
具有串行输入和并行输出的全集成控制器是移位寄存器，用于控制并联安装的各个 LED。为了使相邻 LED 的亮度保持一致，每个通道都可以单独调光，也可以与整个系统一起调光。ROHM 提供 8 通道和 12 通道控制器，例如 BD8105、BD8115 和 BD8377。基于 BD8377，我们设计了一款集成诊断功能的器件，以满足欧洲市场的需求。所有控制器都非常适合用于仪表盘显示、警告指示器，尤其适用于中控面板控制，例如空调控制系统。这些集成电路仅需少量外部元件，从而实现了节省空间的设计。BD8377 和 BD8105 具有 12 个并行输出（图 2），而 BD8115 具有 8 个通道。每个通道的最大输出电流为 50mA（直流），并可切换至 150mA。.
驱动芯片可以级联，从而在控制超过八个或十二个LED时，无需增加微处理器上的I/O引脚数量，即可串联控制两个或多个器件（图3）。该驱动芯片采用B20W SSOP封装，内置晶体管，提供标准的过热、过流和过压保护电路。此外，它还具备诊断功能，可以检测开路或短路的LED，并在排除故障前断开相应通道。故障排除后，微控制器会重新激活相应的通道。.
ROHM 最新推出的 LED 驱动器系列包含用于外部照明的驱动器，例如尾灯、近光灯以及日间行车灯。采用 HTSSOP28 封装的 BD8372 专为控制前大灯中的多个高亮度 LED 而设计。采用 HTSOP8 封装的 BD8372 则专为尾灯而设计。这两款器件均可承受高达 50V 的输入电压，从而实现直接电池控制。它们均集成了前文所述的相同保护电路和诊断功能，这些功能对于汽车市场尤为重要。.
应用示意图（图 4）展示了 BD8381 如何利用外部 MOSFET。晶体管相位可从外部访问，因此设计人员在需要多个亮度级别时，可以根据每个应用选择所需的开关类型。它支持多芯片和单芯片 LED。集成的 PWM 发生器甚至允许在没有微控制器的情况下运行。.
外部照明的发展趋势是将更多功能集成到LED驱动器中，并采用多通道设计，以支持各种功能：转向灯、近光灯和远光灯、日间行车灯（前部）、闪光灯、尾灯、雾灯和刹车灯（后部）。ROHM Semiconductor针对汽车应用推出了用于白光LED的LED驱动器，进一步扩展了其高度集成的LED驱动IC产品组合，为几乎所有类型的基于LED的车辆照明提供一系列器件。ROHM自有品牌的LED也同时上市。.
作者：芬恩·兰格（Finn Lange），ROHM半导体欧洲公司产品经理）。.
