【LED】低成本汽车后组合灯

[minwoo]

具有灵活的内置PWM调光的驱动芯片

车身外部的后灯是品牌识别的关键差异化因素，确立了汽车后灯设计的主导地位。

后灯的独特形状让本已局促的电子模块空间更为紧张。关键在于除了要优化电气模块空间之外，还要降低它的成本。如今，为实现巧妙的空间利用，并提供具有成本效益的解决方案，后灯设计的常规做法是将停车灯和尾灯两种功能组合在一起实现。

汽车后组合灯

后灯是汽车安全要求的重要部分。不同的车灯功能允许汽车驾驶员表明他的意图（如改变速度和改变方向）。因为后灯内空间有限，通常使用相同的电路实现功能，然后仅用少量组件实现功能差异化。汽车后组合灯（RCL）就是这种实现方案的示例。RCL由尾灯（提示位置）和刹车灯（提示制动）共同组成。这两种功能灯光强度不同，但通常使用相同的LED。一般情况下，尾灯的灯光强度小于停车灯的灯光强度（大约10%）。脉冲宽度调制（PWM）信号通常用于实现所需的两种灯光强度水平，并为这两种功能使用相同的电路。

因为各家OEM厂商的要求不同，所以实现RCL的方法也不同。英飞凌LITIX? Basic+ TLD2252-2EP配备灵活的集成PWM引擎，使之成为简便、低成本RCL实现方案的理想选择。

灵活的PWM引擎

TLD2252-2EP的PWM引擎的工作原理基于与PWMI引脚相连的电容器CPWMI的周期性充放电。

 

图1：TLD2252-2EP PWM单元概念图（包括典型外部电路）、工作电压和时序

CPWMI电容器以精确的恒流充电和放电。I_{PWM_SET}和I_{PWM_RST}用两个分别与PWM_SET引脚和PWM_RST引脚相连的电阻器设置。流经PWM_SET引脚和PWM_RST引脚的电流互为镜像，构成PWMI引脚的电流源，以便对电容器C_PWMI进行典型的1.7V至2.7V的1V振幅的充放电（图1）。

PWM_SET引脚和PWM_RST引脚构成固定的基准电压，调节在1.22V，分别用电阻器R_{PWM_SET}和R_{PWM_RST}创建两个基准电流I_{PWM_SET}和I_{PWM_RST}。

TLD2252-2EP的独特之处在于PWM引擎与输出控制解耦（图1）。这提高了设计灵活性，因为两个通道可以单独同步到PWM引擎。PWMO引脚用于在外部同步两个输出通道。这样在需要时允许PWM单元只控制一个通道。PWM单元甚至可以当作通用计时器引擎使用，驱动其他外部电路或其他LITIX? Basic或LITIX? Basic+器件（图3）。  

为了同步输出通道，需要额外的反馈电路。来自PWMO引脚的信号可以反馈回IN_SET引脚，用来打开/关闭IN_SET电流。在PWM关闭时间，IN_SET降低为零，在PWM导通时间，它由R_SET决定。如果PWMO信号驱动多个驱动器，反馈电路可以用一个二极管和一个电阻器构成（图2），也可以用一个三极管（NPN）和一个电阻器构成。

采用TLD2252-2EP构建RCL

作为OEM厂商的标识，后灯模块的设计和要求各不相同。根据具体设计和要求，存在不同的RCL模块实现方案。

在大多数情况下，尾灯功能和停车灯功能使用相同的LED。虽然两种功能的灯光强度不同，但我们必须确保用用尽量少的元器件来实现它们。TLD2252-2EP可帮助减少电子元器件的数量，同时为设置两种灯光强度提供准确的PWM引擎。

以一个用6个LED实现尾灯功能和停车灯功能的RCL模块为例。提供尾灯功能的灯光强度需要10mA电流，提供停车灯功能的灯光强度需要50mA电流。TLD2252-2EP使用集成PWM引擎实现两种灯光强度水平（图2），为实现这两种功能提供低成本解决方案。

 

图2：采用TLD2252-2EP实现RCL模块。PWM信号在外部与两个输出通道同步

电阻器R_SET1和电阻器R_SET2分别将OUT1通道和OUT2通道上的输出电流设置成50mA，也就是刹车灯功能所需的电流水平。PWM引擎通过电阻器R_{PWM_SET}、R_{PWM_RST} 和电容器C_PWMI设置成20%占空比，并在尾灯功能下保持激活。两个输出通道通过PWMO引脚同步，实现所需的灯光强度。当激活刹车灯功能时，晶体管T₁将PWMI引脚拉到接地端，关闭PWM引擎，提供全亮的灯光强度。

不过根据OEM厂商的偏好，LED的划分和它们的灯光强度可能不同。甚至单一功能的灯光强度也会有所改变。因为能让单个通道与PWM信号同步，TLD2252-2EP能轻松实现这个功能。

考虑前一个示例。现在，在刹车灯功能下，只使用6个LED中的3个，电流为100mA。在尾灯功能下，仍然使用全部6个LED，电流为10mA。

R_SET1将OUT1的电流设为10mA（与之前的示例相似），而R_SET2将OUT2的电流设为100mA。这时PWM引擎的占空比为10%，且在外部仅与OUT2同步。在图2中，PWMO信号可以只反馈给IN_SET2，因此电路中不再需要D1和RPWMO1。处于尾灯功能下时，只有OUT2被PWM信号驱动，且所有6个LED的灯光强度相同。在停车灯功能下，PWM引擎被关闭（晶体管T₁ 将PWMI引脚拉到接地端），OUT2上的LED用100mA电流点亮到完整灯光强度。

在模块中使用时，TLD2252-2EP还提供另一个优势。它能用PWM信号驱动其它LITIX? Basic+器件，甚至是在TLD2252-2EP通道不需要任何PWM时（图3）。

 

图3：TLD2252-2EP能用PWM信号驱动其他LITIX? Basic+器件

这里用9个LED构建一个RCL模块。在尾灯功能下，用50mA电流驱动所有LED。在刹车灯功能下，以200mA电流只驱动其中3个LED。将TLD2252-2EP与TLD2132-1EP相结合，共同实现这个模块。每个输出通道驱动3个LED构成的LED串。电阻器R_SET1和电阻器R_SET2用于分别将OUT1和OUT2的电流设置在50mA。电阻器RSET将TLD2132-1EP OUT的输出电流设置在200mA。TLD2252-2EP PWM引擎的占空比配置成25%。PWMO引脚与TLD2132-1EP同步。在尾灯功能下，仅有TLD2132-1EP的OUT通道受PWM信号驱动。两个TLD2252-2EP通道未在外部用PWM信号同步。

在灵活的PWM引擎之外，TLD2252-2EP还提供简化设计的另一功能。通过专门的使能引脚，可以单独激活每一个输出通道。这为设计提供了更大的自由度，因为每个通道都能用于不同的LED功能。这进一步减少了后灯模块中的元器件数量并最大限度缩小了PCB总空间。

在一个简单的尾灯功能和刹车灯功能示例中，每个功能使用专门的LED，体现出两个通道分开单独启用的优势。每个功能使用3个LED。仅用一个TLD2252-2EP实现这两个功能，并优化所需的物料清单（BOM）（图4）。

图4：单个通道激活允许TLD2252-2EP激活不同灯光功能，并优化所需的BOM

结论：

TLD2252-2EP非常适合不同的OEM厂商对后灯不同要求。它灵活的PWM引擎允许设计人员自由构建自己想要的后灯模块。TLD2252-2EP的两个通道能分开单独启用，可以用于两个独立的车灯功能，也可以用于汽车后灯组，从而满足世界上大多数OEM厂商的要求。采用TLD2252-2EP，不仅能最大限度简化设计工作，而且还能提供低成本的后灯。

作者简介：

· Makantasi Vasiliki是英飞凌科技公司应用工程师，负责为后灯应用开发汽车LED驱动器。她在比雷埃夫斯技术教育学院和比雷埃夫斯大学获得电子学与嵌入式计算系统工程学学位。

· Volker Taggruber是英飞凌科技公司汽车LED驱动器产品营销经理。作为LITIX?品牌的产品经理，他目前负责后灯应用汽车LED驱动器。他在雷根斯堡大学和伊利诺伊大学厄巴纳-尚佩恩分校获得物理学学位。