汽车前照明LED的DC/DC驱动器设计

发光二极管（LED）在汽车前照明中变得越来越流行；例如，当今的许多汽车在日间行车灯（DRL）中使用LED。一些高端车辆甚至安装了全LED大灯或高级矩阵式大灯。在这篇文章中，我将描述最常见的汽车前照明架构和这一领域一些可能的发展。

典型的汽车前照明系统包括远光灯、近光灯、转向灯、日间行车灯和雾灯。除了日间行车灯，这些功能大多数传统上使用白炽灯、氙灯或高压气体放电（HID）灯。在前大灯中用LED替换灯的最简单的方法是利用单独的LED驱动器实现每个功能，连接适当数量的高亮度LED。如图1所示的这种架构称为单级架构，因为调节恒定电流的DC/DC LED驱动器处理每个单独的照明功能。

图1：汽车前照明单级架构

在单级架构中，转换器需要在负载突降、点火等极端情况下处理来自汽车电池的宽输入电压变化。通常采用升压或降压-升压转换拓扑结构。虽然一些汽车制造商更喜将日间行车灯与位置灯结合在一起，但是利用LED驱动器实现调光功能也是可取的。TI有不同的汽车电子委员会（AEC）-Q100认证的低侧N-FET控制器元件，可以很好地实现这种类型的LED驱动器，例如TPS92691-Q1、LM3424-Q1和LM3423-Q1。

平台方法是实现全LED大灯最近的趋势。如图2所示，中间升压转换器处理所有汽车电池电压变化并提供高输出电压，例如48V，可用于不同大灯功能的各种长度LED串。只要LED串电压低于48 V，DC/DC降压转换器就可以充当LED驱动器。

这种平台方法可以称为两级架构。两级架构的优点是升压转换器处理汽车电池的输入电压变化，而降压LED驱动器可以模块化处理各个大灯功能。TI最近发布了一款符合AEC-Q100标准的降压LED驱动器TPS92515HV-Q1, 可用于两级架构.

图2：汽车前照明两级架构

我以前的一篇博客中描述了一种可以提高道路安全的自适应大灯。在那篇文章中，我介绍了矩阵管理元件TPS92661-Q1。不考虑先进的驾驶辅助系统（ADAS）相机，让我们看看如何从汽车前照明的角度构建这样的系统。通过根据不同的大灯功能向各个LED添加矩阵管理元件，两级架构可以容易地用于自适应大灯，如图3所示。

图3：基于矩阵管理元件两级架构的自适应大灯

矩阵管理元件通过在数字协议上运行的微控制器单元（MCU）控制单独的LED亮度/开/关。这种技术可以实现不同的高级照明功能，从简单的顺序转向或迎宾灯到复杂的防眩光功能。由于LED的亮度/开/关根据道路情况（由ADAS系统分析，图3中未示出）动态地改变，降压LED驱动器应当能够快速运行，使得没有潜在的电压/电流过冲损坏LED。如TPS92515HV-Q1等支持并联FET调光的降压驱动器是这种系统的最佳选择。