安森美公司

汽車照明的各個部分都可以采用LED，從前燈到霧燈，儀表背光到反光鏡的照明、尾燈照明、內飾照明等，安森美提供一系列的標準照明模擬產品如NCV3065和分立器件如NSI45系列，以及收購AMIS獲得的一系列產品如ASSP等，為不同的照明子系統提供專業的汽車級照明解決方案。

汽車LED應用范圍

汽車照明可以分為汽車內部照明和外部照明，在汽車的各個領域都有LED的應用。從廣義上來說汽車LED照明可以分為低電流（<200mA）、中等電流（200~500mA）和大電流（>500mA），對于這樣一個應用范圍，安森美推出了線性驅動器和開關驅動器來滿足不同的應用。在20~500mA內我們可以使用線性驅動器來驅動，在200mA至幾個安培內我們可以使用開關驅動器來驅動。

對于不同的成本、不同的應用、不同的需求，安森美會用不同的產品來支持。在低成本要求下，我們會直接用電阻來驅動，它的成本最低，也沒有電磁干擾，缺點是它依賴于電壓，能耗比較低，而且LED在長時間使用后會出現問題，它的電壓波動會對LED造成損害。安森美對于電阻有一個替代方案，我們的CCR即恒流源可以串在電路中，它的成本比電阻略高，但大性能會非常好，會保護LED使電路中的電流保持恒定，缺點是能效不是很高，適合于小電流情況下應用。在用戶需要更多電流情況下，我們可以提供線性穩壓器，它的精度在2%左右，路數比較多，沒有任何的EMI問題，但缺點是能效不是很高，成本適中。對于更大電流需求的情況下，我們使用開關電源，它的成本比較高，但是能效高，而且有專用的接口。

圖1

對于不同的應用我們使用不同的驅動器，比如線性穩壓器可以應用在中高位的剎車燈，組合的尾燈和測光燈、背燈；對于開關穩壓器，可以用在內部照明、組合尾燈、大燈和氛圍燈；對于照明管理集成電路，主要應用在一些復雜的電路，比如前燈、尾燈和比較高級的前照燈AFS系統。

各類型產品主要特征

線性穩壓器針對低電路的應用，比如20mA的LED，它的總功耗比較低，可以在85度的環境下工作，系統集成度比較低，如NSI45系列的CCR或NUD系列就可以滿足這類的要求；對于開關穩壓器，它的特征是LED功率會比較高，能達到700mA左右，屬于中高等的總功耗，可以在最高125度的環境下工作，它的系統集成度也比較低，可以用NCV3056/66系列實現對它的控制；對于照明管理集成芯片，它的功率也比較大，環境溫度也可以達到125度，是一個完整獨立的子系統，所以集成度會比較高， NCV78663和NCV7680就是針對這種應用使用的。

線性LED驅動器

以下是安森美線性驅動LED產品中的一部分，支持多種拓撲結構，但是能效比較低，主要用于汽車內部照明、制動燈、霧燈、日間行車燈和側面標志燈等。NSI45系列最大電流可以達到180mA，而且可以調節，可以用于高位剎車燈、尾燈，是一個線性電流源；NUD400系列的最大電流是100mA，主要應用在背光領域；CAT4101系列最大電流可以達到1A，主要用于內部照明。從這里可以看出，安森美在線性電流源里面產品系列比較完整，從低電流到高電流都有覆蓋。

表1 CCR價值對比


恒流穩流器（CCR）低壓系列LED驅動器

本系列產品可以在不同供電電壓條件下提供恒定的亮度，在不同LED正向壓降條件下提供恒定的亮度，也可以在低電池電量條件下仍提供較高亮度，而且具有限制電路電流、提供高壓保護、支持串聯不同數量的LED，它的價格成本比較低，適合中低成本的應用，而且最高電流可以達到180mA。針對不同的功率輸出產品有不同的封裝，例如30~80mA是SOT-223封裝，60~150mA或者更高電流是DPAK封裝，低于30mA我們會采用SOT-123這樣的小封裝。

由于CCR是小電流輸出，最大電流是在150mA左右，所以在車內和車外都有應用。在汽車內部，主要應用在儀表盤背光、中控臺背光、導航音頻系統、化妝鏡燈、車門前地面燈和氛圍燈等，在汽車外部的應用主要有中央高位剎車燈、轉向信號燈、側轉向燈、尾燈和剎車燈等。

NSI45系列產品特性：CCR既可以用在底邊，也可以用在高邊，不需要任何配置，直接串在電路里就可以使用，而且壓降比較小。在正常情況下一個電路里可以串接3個LED，工作特性是在一定的恒流電壓里面可以提供恒定的亮度，而且由于是負溫度系數的產品，在高溫度環境下可以保護LED，因為溫度越高，它的輸出電流越低，達到保護整個系統。它的最大工作電壓是45V，加上LED的耐壓可以提高整個系統的耐壓等級。

將CCR和電阻、線性驅動器和開關驅動器進行對比，在通用條件下，電阻的亮度會產生變化；在LED正向壓降篩選的情況下，CCR不需要篩選，而線性驅動器和開關驅動器都有可能需要；在通電EMI電磁干擾情況下，開關驅動器會有一些EMC問題；在低電流情況下如低于150mA的成本應用領域里，CCR和線性驅動器是比較便宜的 ，而開關驅動器比較貴，電阻價格相對便宜；對于一般級開關盤、警示燈、PWM亮度控制，CCR可以連接簡單的控制亮度，而線性驅動器需要接地參考，開關驅動器就很難；對于汽車尾燈組的應用，CCR和電阻是支持的，而線性驅動器和開關驅動器是不支持的；對于高壓時LED的燒壞保護，除電阻外，其它都是支持保護的。


  圖2 NCV8871線路板                     圖3 NCV8871電路

開關LED驅動器

開關電源驅動主要支持拓撲結構，會對EMI進行控制，它的能效比較高，可以達到50%到90%之間，可以用作室內照明、停車燈、霧燈、日間行車燈和側面標志燈等。安森美主要產業有：NCV8871可以通過外部的MOS管來控制輸出電壓和輸出電流，NCV8842和5141系列都是1.5A的輸出，但是一種降壓輸出，而3063、3065和3163系列都是可以做升降壓控制的，在開關控制驅動器方面我們有比較靈活的選擇。

NCV8871是一個升壓控制器，帶同步引腳，它的外圍電路非常簡單，在工作溫度下可以提供2%的輸出電源精度，在關閉情況下功耗非常低，只有10μA，可以通過內部開關頻率從100Hz到500KHz實現條件頻率，但要在出廠時設置好。而且它可以調節限流、內部軟啟動以及斜坡補償，工作范圍3.5V-40V，可以使用矢能角和同步引腳，有峰值電流控制模式和熱關閉模式，工作溫度為-40度到150度，可以承受40V的壓降，能夠配置為正激、反激或單端初級電感轉換器拓撲結構。

NCV8842和8843是1.5A、170KHz和340KHz的降壓穩壓器，帶同步能力，可以工作在4.5~40V，內部集成的MOS管可以提供1.4A的輸出，輸出電壓可以從1.27V開始外部配置，具有同步引腳用于改善EMI性能，而且有限流以及熱關斷保護，封裝非常小是DFN-18封裝。

照明管理LED驅動器

LED前照明一般要求支持從單個LED到多個LED串，電壓高達60V，需要PWM調光，需要高能效集成驅動器，更需要LED串的低EMC輻射，還需要診斷和同步接口。

針對這樣一些需求，安森美推出了NCV78663功率LED前照燈方案，這是一個集成度非常高、外部元件非常少的方案，是一個降壓、升壓模式的驅動芯片，可以恒定LED的輸出工作電流，最大輸出電流可以到2A，帶診斷和熱保護模式，通過外部的SPI和OTP來設置整個系統，單個器件可以支持多種系統配置，為整車廠提供更少的模塊版本，而且可以直接連接電池，降低EMC輻射，總體能效在90%以上。

在組合尾燈的一些應用中，可以看到它的LED是不一樣的，有7.5X7.5的LED，也有4個腳的LED，紅色、橙色各種顏色都有，它的流媒數從2到6lm；另外一種是2腳的LED，流媒數是從2到12lm，具有專用的緊貼封裝，對于不同的應用會有不同的需求。

針對汽車尾燈的需求，安森美推出了NCV7680線性穩流器用于LED尾燈控制。它的特點是可以輸出一個恒定的電流，每路的輸出電流是在75mA左右，有LED開路診斷以及帶漏極輸出，可以通過斜率控制來消除EMI問題。它通過外部調制而且片載1K的PWM調光功能，可以使用一個單個電阻來設定外部輸出的電流或占空比，并且在過壓及過溫條件下具有set back功能。

結論

安森美半導體提供從低電流到大電流的完整的LED驅動器產品解決方案，而且提供高能效的應用支持。安森美是有實力的半導體供應商，擁有專業的汽車LED生產技術，提供包括分立、標準及全定制產品在內的豐富產品，所有汽車產品都通過AECQ100認證。

問答選編

問：目前的方案在熱量控制方面有何改進或優點？能效比能達到多少？

答：目前我們的開關控制器效率可以到90%左右。

問：請問開關型驅動器是根據什么方式來防止過壓過流來保護LED？

答：如NCV3065通過采樣電阻的反饋來調節輸入電壓，從而達到LED的恒流。

問： 汽車照明系統中的車廂內照明、高位剎車燈、尾燈與主光頭燈，若改用LED驅動各有哪些需要特別加以注意的關鍵性要點？

答： 各自的亮度需求、安全等級、可靠性要求，以及安裝位置的環境，如環境溫度、取電的位置等。

問：LED驅動芯片是否帶有溫度采集和保護？

答：LED驅動芯片自身都是有測量自身溫度的功能，做熱保護用。NCV78663有采集外部溫度的功能引腳。

問：汽車高溫環境是否會影響到LED照明的光色性能？如何解決？

答：環境溫度對LED的影響很大，比如發光效率就會隨溫度的上升而下降。首先要解決好自身的散熱，此外驅動芯片的散熱及溫度補償也很重要。

問：NCV8842和NCV8871有什么區別？

答：NCV8842是內部集成開關的Buck驅動器，而NCV8871是一個Boost控制器，應用方式不同。

問：CAT4101用于內部照明最大電流為多少A？

答：CAT4101最高可輸出1A電流。

問：電壓波動沖擊能保證LED的恒定亮度嗎？

答：如果應用了恒流源，比如在支路中串聯了CCR產品，可以確定恒定的亮度。

問：請問可編程頻率的LED驅動功能的設計初衷是什么？

答：對于開關驅動器需考慮EMC、EMI，部分管理芯片采用可編程頻率會考慮調光的需求。

問：我們應用LED照明時還需要增加什么管理系統？

答：在汽車上對于燈光的控制，車身管理系統是必須的。

問：與普通的LED照明相比較，汽車LED照明最突出的特點是哪一項？

答：LED壽命長、體積小、亮度高。

問：安森美的汽車LED照明驅動的可靠性目前已達到多高MTBF水平?

答：我們的汽車級產品完全可以滿足AEC-Q100的要求。

問：目前安森美公司的產品能驅動多高電流的高亮度LED，有產品型號嗎?

答：有一顆專門用于驅動LED燈的，最高可驅動1.4A，型號為NCV78663。

問：安森美的LED驅動器輸出電流精度最高能達到多高?

答：線性控制器CCR 電流精度在10%~15%，全溫度范圍；對應開關電源的方案一般在10%左右，和外面的采樣電阻的精度有關。

問：加入的限流電阻的技術規格是如何要求的，具體的推薦規格有幾款？

答：我們有限流電阻的替代產品CCR，選取方式很簡單，只需要根據電路中的電流需求選擇相對應的產品就可以了，CCR是根據輸出電流區分型號的。

問：LED在汽車照明中的應用越來越廣泛，用戶可以自行進行車輛照明改造安裝嗎？

答：最好不要這樣做。LED的穩定工作都是要保證恒流驅動的，機理較為復雜，受影響的因素較多，汽車上干擾也很多，而且LED及其驅動的散熱也非常關鍵，自行安裝很容易考慮不全面。

問：LED驅動對開關穩壓電源有什么要求？是恒流還是恒壓？

答：一般的LED驅動器會有恒流的要求，我們的驅動比如NCV78663應用領域只針對汽車前燈，既有恒流功能，又可以做Dimming，還可以用于模擬調光，所以能更好的滿足客戶的功能需求。

問：汽車的工作環境相對惡劣，汽車LED照明驅動器件是否都必須采取高規格的嚴格散熱措施？

答：LED的穩定工作都是要恒流驅動的，恒流源本身對內部晶體管的溫度特性很敏感，因此驅動芯片本身的散熱要做得更好一些，需要格外注意，尤其是驅動芯片本身安裝在燈具內部的情況。

問：LED在汽車照明中的應用越來越廣泛，是否已能徹底地實現全面替代了呢？

答：LED現在已經可以用在汽車的各個部分的照明系統中（像最新的奧迪A8頭燈就是全LED的），完全替代還要考慮成本、亮度、散熱等綜合因素。

問：汽車LED照明是否可采用負電壓驅動共陽極LED? 為什么?

答：LED都是恒流驅動，如果干擾很厲害，可以考慮先加一級電壓源，由電壓源為每一路的恒流LED驅動供電，這樣可以把干擾隔離到恒流驅動之外。電壓源輸出抗干擾手段很多，加電容，加鉗位管等方式，但這樣做成本有所增加。

問：對于汽車LED照明驅動，安森美專家建議優先考慮何種形式的散熱措施？有無必要考慮風冷甚至水冷方案呢？

答：小功率的可以自然冷卻，大功率的可以加散熱片。目前我們看到的汽車LED照明應用最高的功率在60W左右，可以用升壓驅動控制。目前驅動部分還不需要其他冷卻方式。