汽车电子系统之使用串联LED和升压/降压稳压器组合的RCL示例

LED在生活之中处处可见，下面来说一说汽车电子系统之使用串联LED和升压/降压稳压器组合的RCL示例。

在并联灯组阵列中，配置 LED通过允许LED功率级在12V~14V轨道下直接运行，极大地简化系统设计，但并联/串联组合也同样具有一些缺点。在查看LED制造商数据表时，可以注意到两个重要的事实：LED的光输出与流经的电流成正比，LED的动态电阻随着VF而变化。制造商按VF、光通量和颜色(或色温)对LED分级。例如，典型的VF级别可能包含范围从3.27V到3.51V(25℃时)的LED，所有级别的整个范围可以从2.8V到4.2V。由于LED制造商通常向客户销售多个级别的LED，关注成本的设计师依赖所有LED都具有紧密VF分布是不实际的。

下例显示了VF变化的影响。在实验中，使用下图所示两种设置收集数据。一种设置用于4个LED(每个LED都具有专门的电流源)，另一种设置用于并联的4个LED(共享一个电流源)。表1所示数据在 25℃加电后5秒内测得，以最大限度降低LED自发热的影响。

实验性设置

多电流源设置(左)和单电流源设置(右)的数据

从这些数据可以明显看出LEDVF变化在并联运行时将导致不均匀电流分布。即使对于分级的LED，也可以看到类似的影响，并联阵列中各串联灯组的电流分布不均。改进并联灯组间电流分布的一种方式是向各灯组增加镇流电阻器。这有助于使电流分布均匀化，但存在的主要问题是由于镇流电阻器的功耗而降低了效率。

根据具体的设计，上述问题的影响可能可以忽略。但是，如果系统设计师对上述影响存有顾虑，可以采用单个串联灯组作为首选拓扑结构。在这种解决方法中，仍可以使用LM3406等部件，但将增大系统复杂性，因为需要新前端部件用于传输超出12V~14V的电源电压为LED驱动器供电。然后，LED驱动器降低此新电压，为单个LED灯组供电。这可以通过在直流电源和LM3406 之间增加升压DC/DC功率级轻松实现，如下图所示。通过此拓扑结构，串联灯组中的所有LED均具有相同的电流，无论各LED的VF值是多少。

升压和降压组合

还需要注意的一个问题是为什么应包含降压功率级，而不是直接使用升压稳压器运行LED。这两种拓扑结构之间的重要区别是输出电容器：升压稳压器需要输出电容器，而降压稳压器可以使用或不使用输出电容器操作。如果设置中使用输出电容器，即使在稳压器已进入调光模式并停止向LED供电后，仍可以为LED输送电流一段时间。因此，在LED输出实际停止前，还需要额外的时间使输出电容器放电。在LED组中使用串联开关仍可以实现有效调光，但这需要附加的调光FET以及更复杂的驱动器集成电路和/或增加外部部件。

除了调光复杂性以外，升压稳压器还存在其他LED驱动难题。升压稳压器本身无法保护LED免受负载突降时产生的高线路电压影响。在升压/降压拓扑结构中，降压稳压器可以承受高电压，而不会发生损坏甚至中断正常工作。升压稳压器还易受到开路(使VO的上升不受约束)和短路(在VO低于VIN时，IO失去控制)影响。最后，由于输出电流是关于升压转换器占空比的函数，因此必须感应电感器电流和LED电流，这也导致了驱动器的复杂性增加。

以上就是汽车电子系统之使用串联LED和升压/降压稳压器组合的RCL示例，需要开发人员多做设计，积累经验。