如今，線性LED驅(qū)動芯片越來越多地應(yīng)用于汽車車身照明系統(tǒng)，且尤其適合應(yīng)用在尾燈模塊。多年來TI一直致力于為汽車行業(yè)用戶提供最具競爭力的LED驅(qū)動解決方案，構(gòu)建創(chuàng)新、可靠、經(jīng)濟(jì)高效的汽車照明系統(tǒng)。

在您設(shè)計車身照明系統(tǒng)時，是否也曾被散熱和離板設(shè)計等問題困擾？TI最新推出的C位產(chǎn)品TPS92633-Q1將為您帶來變革式的解決方案。如下圖所示，TPS92633-Q1一方面采用外部分流電阻來分擔(dān)熱量，另一方面支持off board binning resistor，這使得離板設(shè)計變得更加容易，極大地解放了生產(chǎn)線端的壓力。此外，該新產(chǎn)品還支持4.5V-40V的電壓輸入范圍和三個通道輸出，每個通道的輸出電流高達(dá)150mA。


TPS92633-Q1 原理圖

更好的散熱性能: 外部分流電阻

在尾燈模塊的設(shè)計中，線性驅(qū)動芯片在散熱上的短板使其通常無法支持很高的功率。為了防止出現(xiàn)“芯片過熱”或“系統(tǒng)過熱”，設(shè)計者通常只能依靠成本較高的大面積散熱設(shè)計來實(shí)現(xiàn)所需的輸出功率。

TPS92633-Q1的亮點(diǎn)之一就是搭載了可以分擔(dān)熱量的外部分流電阻，在改善散熱性能的同時減少了系統(tǒng)BOM成本。


分流電阻工作原理

當(dāng)輸入電壓較低且接近LED所需的正向壓降時，默認(rèn)的電流源通道（綠色線路）輸出電流。當(dāng)輸入電壓高于LED所需的正向壓降時，另外一路電阻通路（紅色線路）也同時打開，分擔(dān)電流和功耗。


輸入電壓 VS. 輸出電流

不同輸入電壓下的輸出電流與功耗對比如下圖所示。Itotal是流向LED的總電流，等于流經(jīng)OUT引腳和Rres引腳的電流之和。下圖中黑線為系統(tǒng)總功耗，等于芯片和電阻的功耗之和。我們可以看到，借助Rres的分流，芯片本身的功耗明顯降低，從而有效控制了熱量的產(chǎn)生。


輸入電壓 VS. 功耗

TPS92633-Q1的熱測試結(jié)果如下圖所示。通常，乘用車電池的電壓范圍為9V至16V，汽車尾燈的環(huán)境溫度最高為85°C。我們在這些條件下進(jìn)行了模擬測試，當(dāng)Vin為16V時，TPS92633-Q1借助分流電阻來分擔(dān)系統(tǒng)的熱量，可以支持最高450mA的電流，而沒有分流電阻的對照芯片在相同的環(huán)境溫度下則會直接觸發(fā)熱關(guān)斷保護(hù)。


熱測試對比結(jié)果

更便捷、低成本的方案:
Off-board Binning Resistor

在進(jìn)行離板設(shè)計時，由于LED生產(chǎn)工藝的限制，必須將LED板與芯片板匹配來統(tǒng)一LED的亮度，這往往是比較繁瑣但又無法省略的一個步驟。哪怕是在同一批次的LED產(chǎn)品中，也會存在不同的bins。用戶在購買了整批LED后，仍需要通過binning resistor來設(shè)置不同bins LED的電流來統(tǒng)一亮度。

現(xiàn)有的解決方案如下圖所示，考慮到芯片抗擾性，binning resistor必須與驅(qū)動芯片放在同一塊板上，那么也就必須為不同的驅(qū)動芯片板設(shè)計不同的binning resistor。為了將LED板與驅(qū)動芯片板匹配，我們需要使用條碼或二維碼進(jìn)行識別，這大大增加了設(shè)計復(fù)雜度與制造成本開銷。


現(xiàn)有方案：Binning resistors與驅(qū)動芯片在同一塊板上

TPS92633-Q1的另一亮點(diǎn)就是其ICTRL引腳支持off-board binning resistor，這一設(shè)計完美地解決了上述難題。如下圖所示，我們在制造過程中可以直接將binning resistor放置在LED板上，這樣只需要設(shè)計一種驅(qū)動芯片板即可匹配所有bins的LED板，大大降低了制造成本。


TPS92633-Q1方案：off-board binning resistor

除了支持off-board binning resistor之外，TPS92633-Q1還支持通過在ICTRL引腳連接NTC來實(shí)現(xiàn)thermal derating。當(dāng)溫度升高時NTC阻值會減小，RICTRL上的電壓會降低，從而降低輸出電流以進(jìn)行過熱保護(hù)，下圖為測試結(jié)果。


溫度 VS. 輸出電流

結(jié)  論

在設(shè)計車身照明系統(tǒng)時，散熱性能是最關(guān)鍵的設(shè)計考慮因素之一。在現(xiàn)有的線性LED驅(qū)動方案中，所有電壓降均由芯片承擔(dān)，往往會導(dǎo)致芯片和系統(tǒng)過熱。LED板和驅(qū)動板的匹配是設(shè)計過程中的另一個難點(diǎn)，若將binning resistor與驅(qū)動芯片放在同一塊板上，則會增加額外的成本。

德州儀器（TI）的全新明星產(chǎn)品TPS92633-Q1提供了可靠、高效、低成本的解決方案，其外部分流電阻可以有效分擔(dān)散熱壓力，同時支持off-board binning resistor來進(jìn)行離板設(shè)計。