用于汽車尾燈的LED驅動器MAX16804應用電路

多數汽車的尾燈和剎車燈采用同一組LED，這就要求LED工作在兩個不同的亮度等級：剎車時處于全亮狀態，作為尾燈行駛燈時處于10%～25%滿亮度狀態(可調光)。調光方式最好選擇脈寬調節(PWM)，能夠在整個亮度范圍內保持LED的色譜。另外，采用內置200Hz振蕩電路的LED驅動器可以省去外部PWM信號發生器，簡化設計。

　　尾燈(可調節LED亮度)和剎車燈(全亮狀態)受控于LED驅動器的TAIL和STOP輸入，當TAIL端施加電壓時，尾燈LED驅動到滿亮度的10%至25%。當STOP端施加電壓(剎車)時，LED驅動至滿亮度狀態(無論TAIL端輸入處于何種狀態)。

　　尾燈驅動器規格

　　輸入電源電壓(STOP或TAIL與地之間)標稱值為6V～16V，拋負載下可能達到45V。

輸出電壓(VLED)最高可達(VIN-1.4V)。

　　剎車時輸出電流(LED電流)為350mA、240mA或140mA，具體取決于J1設置。

　　尾燈LED電流筒過PWM信號調節在滿亮度的20%。

　　輸入

　　STOP：STOP(+)和GND(-)之間作用6V~16V的輸入電壓，以350mA、240mA或140mA連續電流驅動LED，電流大小由J1設置。

　　TAIL：TAIL(+)和GND(-)之間作用6V~16V的輸入電壓，以350mA、240mA或140mA，10%的占空比驅動LED，電流大小由J1設置。

　　輸出

　　LED+：接LED陽極。

　　LED-：接LED陰極。

　　電路說明
　
　　用于汽車尾燈(STOP和TAIL模式)的LED驅動器可以簡單地利用線性LED驅動器IC(例如：MAX16804)實現，只需極少的外部元件。圖1給出了對應的電路原理圖，圖2所示為PCB布板。流過LED的最大電流由R3或R4設置，受控于J1的連接方式，亮度由PWM信號控制，在IC內部實現該功能。驅動器IC產生200Hz的LED電流調節信號，占空比取決于DIM端的電壓，例如：DIM端電壓為0.78V時，尾燈亮度設置在滿亮度的20%。

圖1：MAX16804高亮度LED驅動器原理圖

　　STOP和TAIL輸入通過二級管D1、D2連接到IN引腳。IC可以通過任何一個輸入端供電，輸入之間不會相互影響。D1和D2還可以在汽車電源總線出現尖峰電壓時提供電壓反向保護。電容C4和C3可以旁路STOP電源線上的任何噪聲，為DIM引腳提供保護。

　　尾燈行駛照明工作模式

　　從TAIL輸入產生固定的0.78V電壓給DIM端(從+5V穩壓輸出產生)，驅動器將該電壓轉換成20%的PWM占空比，進而調節LED電流。TAIL模式下的PWM占空比與TAIL端的輸入電壓無關，由電阻分壓器R1/R2設置TAIL模式下的DIM電壓。如果要求占空比設置不等于20%，可按照下式計算相應的DIM電壓(VDIM)。

其中，D為所要求的占空比。

按照式2選擇R1和R2，以滿足DIM電壓的要求。

　式中，0.6V為二級管的正向導通電壓，5V為穩壓器輸出，VDIM是所要求的DIM引腳電壓，以滿足PWM占空比的要求。為了避免由于DIM端輸入偏置電流的變化影響DIM電壓，R2選擇在20kΩ左右。

圖2：MAX16804電路的PCB布局

剎車模式

　　為了得到100%的占空比，DIM電壓需要設置在3.1V以上，STOP端作用輸入電壓時，DIM端通過D3獲得足夠的驅動電壓，確保100%的PWM占空比。此時，無論TAIL端輸入何種電壓，都將以350mA連續電流驅動LED。

　　LED電流設置

圖1所示MAX16804電路可以通過跳線J1設置三種不同的電流(140mA、240mA或350mA)。如表1所示：

表1：跳線J1設置三種不同的電流連接方式。

　　如需不同的電流設置，可按照下式計算檢流電阻(R3或R4)。

式中，0.198V為檢流電壓，IOUT為所要求的LED電流，單位為A。

功耗

　　器件(MAX16804)能夠耗散2.758W的功率，該應用中，STOP模式下功耗最大。按照下式計算最大功耗：

VIN為IN引腳的輸入電壓，VLED為LED串的正向導通電壓，350mA是通過跳線J1設置的最大LED電流。絕大部分器件功耗通過裸焊盤耗散掉，為了改善散熱，應將裸焊盤焊接在同等面積的電路板焊盤上，并使用多個過孔連接裸焊盤與地層的覆銅區域。

MAX16804在25℃室溫環境下能夠耗散最大額定功率，當環境溫度較高時所能耗散的功率有所降低。為避免IC進入熱關斷狀態，高溫下應適當降低功耗。

電路連接

　　LED+接LED的陽極，LED-連接到LED的陰極。

　　為了獲得350mA的LED電流，選擇連接J1的引腳1和2。

STOP模式下，電源電壓連接在STOP(+)和GND(-)之間，電壓最小值為6V，比LED正向導通電壓至少高出1.4V。
TAIL模式下，移掉STOP電源，將電源電壓連接在TAIL(+)和GND(-)之間。

　　測試結果

　　測試時，最大LED電流設置在350mA和240mA。STOP模式下，LED處于滿亮度狀態，在STOP與地之間作用電源電壓后，LED電流將很快上升到設置值(350mA或240mA)。以連續電流驅動LED，不存在過沖。

　　TAIL模式下，200Hz、20%占空比的PWM控制信號只允許1/5周期內有電流流過LED，因而降低了LED亮度。STOP和TAIL模式下，LED電流幅度相同，受限制的上升和下降時間有助于改善EMI指標。