如果你計劃選購一輛汽車，最關(guān)注的是什么指標(biāo)？估計100％的人會說安全和價格。那么，在保證安全和價位合理的前提下，你還會關(guān)注哪些指標(biāo)？估計這時候就是哪輛好看選哪輛了，因此現(xiàn)在的汽車設(shè)計也越來越追求時尚感。LED照明可以給汽車帶來更直觀的酷炫體驗，而且節(jié)能效果更好，所以應(yīng)用越來越廣泛，包括汽車前燈、汽車尾燈、車窗照明、功能照明、高級照明等。Strategy Analytics的統(tǒng)計顯示，安全性與品牌效應(yīng)是提升LED在汽車前車燈平臺接受度的兩個主要因素，目前該方案的年增長率為30％。
圖1 LED照明在汽車中的應(yīng)用
然而，LED照明設(shè)計者也面臨著諸多挑戰(zhàn)，比如：空間、成本和設(shè)計復(fù)雜度要求大大提升，需要降低整體BOM成本；高功率應(yīng)用要求效率越來越高，需要配備高效器件；設(shè)計需要具有靈活性，需要充分利用平臺設(shè)計解決重用性問題；盡可能抑制EMI確保系統(tǒng)安全。針對這些問題，Maxim公司推出了全新的解決方案，其汽車產(chǎn)品事業(yè)部業(yè)務(wù)管理總監(jiān)Tamer Kira介紹，“我們的芯片集成度越來越高，可以幫助用戶降低BOM成本；同步整流的高效器件可以幫助用戶降低功耗；多拓?fù)淦骷哂幸子眯裕梢蕴岣咴O(shè)計的靈活性；集成擴(kuò)頻功能，降低瞬態(tài)噪聲，從而抑制EMI。”
由于一輛汽車中需要配備多組LED照明產(chǎn)品，因此OEM廠商正在為LED和矩陣照明設(shè)計引入高級安全管理。Maxim公司的MAX20092就是一款12通道開關(guān)矩陣管理器，Tamer Kira表示，“該器件使得高性能LED陣列車燈和自適應(yīng)光束調(diào)節(jié)設(shè)計能夠滿足更高電流的設(shè)備需求，同時降低方案尺寸、提高靈活性。矩陣開關(guān)的導(dǎo)通電阻為業(yè)界最低，該IC可最大程度減少LED陣列照明的發(fā)熱，相比最接近的競爭方案降低65％。”
圖2 基于MAX20096和MAX20092的LED照明應(yīng)用
高度集成，單芯片升壓降壓實現(xiàn)無縫切換
將多種功能集成是未來芯片設(shè)計的一大趨勢，集成化的優(yōu)勢在于單顆芯片就可以完成多種功能，工程師不需要附加其它電路，從而降低BOM成本。在汽車系統(tǒng)中必須要有升降壓功能，傳統(tǒng)方式是由升壓芯片和降壓芯片分別完成，而Maxim將這兩種拓?fù)浼稍谝活w芯片上。
當(dāng)然這種集成方案有些公司也可以實現(xiàn)，所不同的是，他們的方案在升壓和降壓之間轉(zhuǎn)換時候需要經(jīng)過一個中間狀態(tài)，會引起較大的電壓跌落，而Maxim的方案可以在升壓和降壓之間進(jìn)行無縫切換，因此輸出電壓更為穩(wěn)定。Tamer Kira以MAX20092為例解釋，“當(dāng)LED數(shù)量比較多時，需要的電壓比較高，可以采用升壓方案，當(dāng)電壓很低時可以采用降壓方案，MAX20092可以支持1－4串LED，可以用Buck／Bootst升降壓滿足不同的LED數(shù)量配置，靈活性更大，滿足可重用的需求。”
窄頻率快速響應(yīng)，實現(xiàn)更低EMI
汽車在行駛過程中，車燈能否準(zhǔn)確實時發(fā)出信號關(guān)乎車主安全，因此實時監(jiān)控車燈故障是確保行駛安全的重要環(huán)節(jié)。MAX20092可以廣泛應(yīng)用于車頭燈、轉(zhuǎn)向燈等矩陣LED照明管理模塊，如圖2所示，汽車的電池電壓12V伏，通過MAX16990／2升到60V，然后通過MAX20096降壓，給LED矩陣提供合適的電壓。MAX20092具有先進(jìn)的故障保護(hù)功能以及開路、短路及斷線LED檢測管理，從而確保行車安全。
如果想進(jìn)行多個LED燈管理，以前需要MCU通過SPI總線逐個控制，如果切換頻繁會加大總線壓力，而MAX20092內(nèi)部集成了12路開關(guān)矩陣，可以通過12路開關(guān)分別控制開關(guān)上連接的LED，而且每一個開關(guān)都可以單獨控制。Tamer Kira介紹單獨管理的優(yōu)勢在于，“當(dāng)系統(tǒng)從點亮1個LED燈切換到點亮12個LED燈時，可以通過MAX20092控制。如果點亮一個LED燈需要4V電壓，點亮12個LED需要升高到48V電壓，MAX20096的新控制架構(gòu)可以快速響應(yīng)，這樣的快速響應(yīng)開關(guān)頻率變化非常窄，同類的產(chǎn)品從4V到48V轉(zhuǎn)壓輸出的開關(guān)頻率變化范圍很大，很難做到濾波，因此EMI非常大，我們既需要快速響應(yīng)，還需要在這個響應(yīng)時間內(nèi)保證開關(guān)頻率變化范圍非常窄，從而做到更低的EMI干擾，MAX20096的擺率控制可降低EMI及噪音。另外，MAX20092還采用了低至70毫歐的RDS＿ON支持高達(dá)1．5A的LED電流驅(qū)動，可以實現(xiàn)低功耗、高效率。”
多個器件并聯(lián)工作，實現(xiàn)大型像素陣列控制
一個MAX20092可以控制12個LED燈，如果需要多組是否可以并聯(lián)多個MAX20092？ Tamer Kira分析，“MAX20092可并行連接多達(dá)27個MAX20092器件，無需菊鏈，管理多達(dá)324個LED的大型像素陣列；允許設(shè)計者為每個IC配置1（串）x 12只串聯(lián)開關(guān)、2（串）x 6只串聯(lián)開關(guān)，以及4（串）x 3只串聯(lián)開關(guān)，可以看到，在同一SPI總線上可以實現(xiàn)多組LED控制，OME廠商可以靈活地增加或者減少模塊的數(shù)量，從而滿足不同汽車廠商的差異化需求。”
此外，Maxim同時推出MAX20096和MAX20097雙通道、同步buck高亮度LED控制器，與MAX20092協(xié)同工作，幫助設(shè)計者改進(jìn)LED照明的瞬態(tài)響應(yīng)。MAX20096和MAX20097可實現(xiàn)超快瞬態(tài)響應(yīng)，具有與Maxim獨有的平均電流模式控制實現(xiàn)接近固定的頻率，使EMI降至最低，并支持可靠的高性能設(shè)計。
