摩登3平台首页_两轮车制动灯/尾灯LED驱动器

摘要

在两轮车制动灯和尾灯应用中,尤其是对于采用后组合灯(RCL)的应用,OEM会使用LED代替白炽灯,以确保提供更长的使用寿命。现有的制动灯和尾灯应用将LED驱动器和机械开关用于制动和尾灯开关,但机械开关会随着时间的流逝而损坏和退化。 Allegro MicroSystems(以下简称Allegro)开发了一种在单芯片解决方案中结合了LED驱动器和霍尔效应开关的独特器件APS13568,可用最少量外部器件即可实现高可靠性和易于设计的RCL应用。 APS13568能够提供一个非接触式开关和一个用于控制LED的外部控制输入。

简介

在两轮车应用中,后组合灯既可以用作尾灯,也可以用作制动灯。在尾灯模式下,LED在较低电流下运行,亮度较暗,而在制动模式下,LED在较高电流下以全亮度工作。

本文介绍了Allegro集成有霍尔效应开关的APS13568 LED驱动器和A6261 LED驱动器,以及它们在车规级两轮后组合灯中的应用。基于LED的典型RCL如图1所示。

图1:基于LED的后组合灯(RCL)。

典型两轮机动车RCL规格参数为:

1. 电源工作电压:8~18V,负载突降(load-dump)规格符合ISO7637。

2. 电池反接保护。

3. 支持两个或三个红色LED串联,可以采用多串LED并联以适用于较大的灯,最大输出电压4~6V.

4. 制动模式下LED电流:150~300mA;尾灯模式通常为制动模式的25%~50%。

5.两个制动输入和一个尾灯输入。

使用APS13568 LED驱动器的单串RCL

Allegro的APS13568 LED驱动器将超灵敏、全极性、微功耗霍尔效应开关与线性可编程LED驱动器整合在一起,能够通过最少的外部器件为RCL应用提供高可靠性和易于设计等功能优势。

APS13568功能和优势

· 集成式线性LED驱动器和霍尔效应开关。

· LED熄灭时微功耗(典型值为25μA)。

· 超灵敏和全极操作,可采用低成本且无特定方向放置要求的磁体。

· 霍尔效应开关输出和LED驱动器使能引脚支持外部逻辑构建。

· 高达150 mA的线性、低压差LED驱动

1. 由外部参考电阻设定

2. 接地和热保护

3. 可通过外部电容器设置淡入淡出(fade-in and fade-out)持续时间

应用电路

采用APS13568的典型RCL应用如图2所示,其中控制器位于制动踏板开关下方,制动踏板位置由内部非接触式霍尔传感器感测。手刹和尾灯开关输入作为外部输入信号连接到驱动器。

图2:使用APS13568的典型制动/尾灯图示。

电路说明

APS13568的电源电压由12 V电池通过二极管D1提供,二极管D1可提供反向电池保护。压敏电阻(Varistor)V1可保护IC免受电压瞬态和负载突降影响。C1是放置在靠近APS13568位置的旁路电容器,FADE引脚特意保持断开状态,因为在此应用中,如果有施加制动,LED必须立即发光。当磁铁靠近APS13568 IC时,POL保持打开状态以接通LED。如果驱动器放置使得在施加制动时LED驱动器和磁铁之间距离增加,则将POL接低。 LED电流能够在高电流和低电流之间切换,以实现制动或尾灯功能。

流经LED的电流由连接到IREF引脚(R3和R4)的电阻设置。 LED电流由下式给出:

ILA=90/RIREF

ILA的单位是安培,RIREF的单位是欧姆(R3 + R4)。当芯片结温升高到130°C以上时,APS13568提供的温度监控器功能会降低LED电流。随着APS13568结温升高,稳压电流水平降低,从而降低了APS13568和LED的功耗。温度高于130°C时,电流将持续以较低速率降低,直到温度达到过热关断阈值温度(165°C)。如果芯片温度超过过热极限,则驱动器将被关断。芯片将继续监控温度,当温度降至阈值以下调节器将重新激活。

发光运行模式

两轮车尾灯的工作方式如下:尾灯开关闭合时,Q2 MOSFET导通。 MOSFET Q2将EN引脚拉低以启动IC。电阻R3 + R4连接在IREF引脚与GND引脚之间,以设置较低的LED电流。制动灯通过来自制动踏板或手刹输入而点亮,它们采用以下不同的触发操作方法:

制动踏板操作

制动踏板上装有一块磁体,APS13568垂直于磁铁放置。施加制动后,磁体将靠近传感器,从而施加更强的磁场,将SO引脚拉低。这会通过二极管D2和D3-2将EN引脚拉至低电平, MOSFET Q3关断,MOSFET Q1导通。电阻R3为制动应用设置了更高电流。松开制动器后,磁体移开,SO引脚变为高电平,这会将EN引脚拉高以禁用驱动器。

手刹操作模式

可以通过机械开关或通过全极霍尔效应开关(A1126或类似产品)提供手刹信号,该逻辑输入应为低电平输入有效。施加制动时,此输入被拉低,并通过二极管D2和D3-1拉低EN引脚,以启动驱动器。这也会关断MOSFET Q3,接通MOSFET Q1。

电阻R3为制动应用设置更高的电流,在释放制动器后,EN引脚将拉高以禁用驱动器。

表1中描述了将制动和尾灯输入施加到LED驱动器后LED的状态:

表1:LED状态真值表

APS13568的PCB如图3所示。

VBAT =电池电压输入,BRAKE =制动踏板输入,TAIL =尾灯输入,LED连接在LA和GND引脚之间。

当施加尾灯或制动输入时,LED电流在低电流和高电流之间切换,如图4所示。

图3:使用APS13568的RCL PCB(PCB尺寸:36.5 mm×43 mm)。

图4:尾灯和制动模式电流波形。

图5显示了APS13568在12V和18V电源电压下的表面温度,其中三个红色LED串联,在25°C环境温度下流经有140mA连续电流。

图5:APS13568 IC的表面温度。

磁体选择

磁体的选择取决于APS13568的BOP等级和气隙要求。霍尔效应开关以北极或南极操作,由于磁体放置不需考虑特定极性,因此简化了生产过程。对于此应用,可以使用低成本铁氧磁体。磁体应与APS13568平行放置,以使磁体产生的磁场垂直于IC。

踏板移动时,应使用较大磁体以覆盖IC表面。对于此应用,建议使用27.5mm×18mm×6mm尺寸。在选择图6所示的铁氧磁体时,APS13568磁性开关点在27.3mm处(BOP = 40G)接通,而在34mm(BRP = 25G)断开,如图7所示。

图6:铁氧磁铁(尺寸:27.5mm×18mm×6mm)。

图7:铁氧磁体磁通密度与距离关系图。

板载保护

针对短路到地故障和过热问题,板载保护功能通过限制稳压电流直到短路消除和/或芯片温度降低到热阈值以下,防止对APS13568和LED串造成损坏。图8显示了APS13568 IC的不同故障保护(任何阴极接地短路,输出接地短路和LED短路)。排除故障后,IC恢复正常工作。

图8:所有阴极对地短路、输出对地短路以及LED短路保护。

采用A6261 LED驱动器的多路RCL应用

在制动灯/尾灯应用中使用时,APS13568必须放置在制动踏板上,并且仅支持单个LED灯串。如果由于尺寸限制而导致APS13568 PCB的制动踏板放置限制,或者对于更大的RCL需要更多的LED串或更高的电流,Allegro还提供了线性可编程LED驱动器,用于汽车制动灯/尾灯应用。用于汽车制动灯/尾灯应用的A6261的典型应用电路如图9所示,印刷电路板如图10所示。

当特定的制动信号或尾灯输入施加到IC使能引脚时,LED电流会在制动灯/尾灯应用的高电流和低电流之间切换,可通过使用IREF引脚以及R2和R3电阻设置LED电流。根据需要,可以将机械开关用于尾灯/制动输入,或采用非接触式霍尔效应传感器。

图9:使用A6261的典型制动/尾灯应用。

应用电路说明

APS13568的电源电压由12V电池经过二极管D1提供,该二极管D1也提供反向电池保护。施加制动时,EN引脚被拉高以启动A6261 LED驱动器,这也会接通MOSFET Q1,并且电阻R2设置流经IREF引脚的更大电流。释放制动器后,EN引脚将被下拉以禁用驱动器。

当尾灯开关闭合时,EN引脚被拉高以启动驱动器,该驱动器以较低电流驱动LED,较低电流由连接在IREF和GND引脚之间的R2和R3电阻设置。 A6261 LED驱动器的板载保护类似于图8中提到的APS13568。此外,A6261在检测到单个开路LED条件后会禁用所有LED。

THTH引脚设置温度监控器阈值TJM,其中输出电流随温度升高而减小。通过设置THTH引脚上的电压,可以将热监控器的激活温度设置为所需水平。

在THTH和GND之间连接的电阻会降低VTHTH,并增大TJM。将THTH直接连接到GND将禁用温度监控器功能。

电源输入施加在VBAT和GND引脚之间,LED连接在LA1,LA2和GND引脚之间。

图10:使用A6261的RCL PCB(PCB尺寸:36mm×24mm)。

图11显示了A6261在12V和18V电源电压下的表面温度,其中三个红色LED串联,在25°C环境温度下有200mA连续电流通过。

图11:A6261 IC的表面温度。

APS13568提供了一种独特的设计解决方案,能够检测踏板行程以及驱动LED照明。 针对单一通道RCL的APS13568单芯片设计能够提供更耐用的集成方案,而不需要多个分立器件,从而降低了器件损坏和老化的风险。APS13568的单一IC集成方案能够节省设计时间、电路板空间和成本,因而是设计人员的理想选择。Allegro还提供A6261 LED驱动器,可用于需要较高电流和更大数量LED的应用。