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用雙路大電流運(yùn)放來驅(qū)動汽車LED燈

發(fā)布時(shí)間:2021-05-01 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】汽車應(yīng)用要求輸出發(fā)光二極管(LED)由具備短路保護(hù)功能且適用于LED驅(qū)動器的恒流源來驅(qū)動。該電流解決方案是一種離散度較大的問題解決法,具有放大器和比較器,可驅(qū)動場效應(yīng)晶體管(FET)或集成的保護(hù)FET。這使該電路擁有保護(hù)功能,但成本更高且電路板占用空間更多。
 
TI的ALM2402是一種雙路高電壓大電流運(yùn)算放大器(運(yùn)放),該器件的大電流能力使它可驅(qū)動電流達(dá)400mA的負(fù)載;應(yīng)用包括汽車尾燈照明或轉(zhuǎn)向指示器。ALM2402擁有對電池短路和對地短路保護(hù)功能,還具有一路標(biāo)記性輸出,能使控制系統(tǒng)在遇到不利情況時(shí)關(guān)閉該器件。在本文中,筆者將說明如何在LED汽車應(yīng)用(如日間行車燈、剎車燈和轉(zhuǎn)向指示器)里使用ALM2402。
 
首先,請考慮以下兩項(xiàng)要求:
 
●     您必須在輸出端調(diào)節(jié)VLED。
●     電流在輸出端必須穩(wěn)定。
 
圖1展示了穩(wěn)壓高側(cè)驅(qū)動器(適用于LED尾燈應(yīng)用)的實(shí)施方案。要求串聯(lián)的二極管能在惡劣的工作環(huán)境中避免出現(xiàn)電池反接情況。
 
用雙路大電流運(yùn)放來驅(qū)動汽車LED燈
圖1:使用ALM2402-Q1的LED驅(qū)動器
 
讓我們來看一個(gè)設(shè)計(jì)方案,其中VccBat = 12V,Vled = 2.6V。假設(shè)串聯(lián)的LED的數(shù)量 = 3,有3串這樣的LED并聯(lián)。通過每個(gè)LED的最大電流 = 30mA。這些條件要求您的設(shè)計(jì)支持90mA的最大電流,因?yàn)槿齻€(gè)LED串是并聯(lián)的??鏛ED的總電壓 = 7.8V。通過調(diào)整R1和R2,您可以調(diào)節(jié)ALM2402的Vout,以確保跨LED的電流是恒定的。在這種情況下,假定您讓IN = 12V(從電池或穩(wěn)壓開關(guān)模式電源【SMPS】處進(jìn)行設(shè)置)。若R1 = 100KΩ,可用方程式1計(jì)算出R2:
 
VOUT = 12 * R2/(R1 + R2)   (1)
 
為確保LED具有穩(wěn)恒電流并能正常運(yùn)行,您可將ALM2402的輸出電壓調(diào)至9V。9V的選擇可確保存在Vbat波動時(shí)跨LED的電壓依然穩(wěn)定。
 
由于VOUT = 9,所以R2 = 300KΩ   (2)
 
注意:有一個(gè)與LED串聯(lián)的Ilimit限流電阻器。該電阻器基本上可設(shè)置通過LED的總電流。下面示出了計(jì)算串聯(lián)電阻的方程式:
 
RIlimit =(Vled * 串聯(lián)的LED的數(shù)量 - 9V)/(90mA)=13.3Ω   (3)
 
下拉IN(它是ALM2402的非反相輸入端)可禁用輸出端,如圖2所示。這使該電路還能在汽車中作為轉(zhuǎn)彎/轉(zhuǎn)向指示器應(yīng)用進(jìn)行工作。您可使用NE555等定時(shí)器集成電路(IC)來控制閃光速度。
 
用雙路大電流運(yùn)放來驅(qū)動汽車LED燈
圖2:在IN具有參考電壓的例子
 
您也可將TL431-Q1等精確參考用于輸出電壓控制。輸出電壓基于該參考電壓(由精確輸出控制產(chǎn)生)。在這個(gè)例子中,TL431-Q1可提供2.5V的參考。就圖2而言,可采用以下方程式來設(shè)定VOUT。
 
VOUT = 2.5×(R3/R4 + 1)   (4)
 
如果我們選擇讓R3 = 200KΩ,則計(jì)算出的R4接近77KΩ。您可以調(diào)節(jié)Ilimit限流電阻器,以便對從控制板到LED板的長引線進(jìn)行補(bǔ)償,從而確保精確的LED電流。
 
ALM2402-Q1是一種雙路放大器,采用單一封裝,這使其成為成本和性能均經(jīng)過優(yōu)化、可在汽車應(yīng)用中驅(qū)動LED的解決方案。以線性模式驅(qū)動LED并不難,但在設(shè)計(jì)能適當(dāng)散熱的布局方面確實(shí)存在挑戰(zhàn)。為實(shí)現(xiàn)更高效的電源轉(zhuǎn)換,建議使用開關(guān)模式電源。
 
 
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