汽車應用要求輸出發光二極管(LED)由具備短路保護功能且適用于LED驅動器的恒流源來驅動。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,可驅動場效應晶體管(FET)或集成的保護FET。這使該電路擁有保護功能,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算放大器(運放),該器件的大電流能力使它可驅動電流達400mA的負載;應用包括汽車尾燈照明或轉向指示器。ALM2402擁有對電池短路和對地短路保護功能,還具有一路標記性輸出,能使控制系統在遇到不利情況時關閉該器件。在本文中,筆者將說明如何在LED汽車應用(如日間行車燈、剎車燈和轉向指示器)里使用ALM2402。
首先,請考慮以下兩項要求:
您必須在輸出端調節VLED。
電流在輸出端必須穩定。
圖1展示了穩壓高側驅動器(適用于LED尾燈應用)的實施方案。要求串聯的二極管能在惡劣的工作環境中避免出現電池反接情況。
圖1:使用ALM2402-Q1的LED驅動器
讓我們來看一個設計方案,其中VccBat = 12V,Vled = 2.6V。假設串聯的LED的數量 = 3,有3串這樣的LED并聯。通過每個LED的最大電流 = 30mA。這些條件要求您的設計支持90mA的最大電流,因為三個LED串是并聯的。跨LED的總電壓 = 7.8V。通過調整R1和R2,您可以調節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(從電池或穩壓開關模式電源【SMPS】處進行設置)。若R1 = 100KΩ,可用方程式1計算出R2:
VOUT = 12 * R2/(R1 + R2) (1)
為確保LED具有穩恒電流并能正常運行,您可將ALM2402的輸出電壓調至9V。9V的選擇可確保存在Vbat波動時跨LED的電壓依然穩定。
由于VOUT = 9,所以R2 = 300KΩ (2)
注意:有一個與LED串聯的Ilimit限流電阻器。該電阻器基本上可設置通過LED的總電流。下面示出了計算串聯電阻的方程式:
RIlimit =(Vled * 串聯的LED的數量 - 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彎/轉向指示器應用進行工作。您可使用NE555等定時器集成電路(IC)來控制閃光速度。
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(由精確輸出控制產生)。在這個例子中,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定VOUT。
VOUT = 2.5×(R3/R4 + 1) (4)
如果我們選擇讓R3 = 200KΩ,則計算出的R4接近77KΩ。您可以調節Ilimit限流電阻器,以便對從控制板到LED板的長引線進行補償,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過優化、可在汽車應用中驅動LED的解決方案。以線性模式驅動LED并不難,但在設計能適當散熱的布局方面確實存在挑戰。為實現更高效的電源轉換,建議使用開關模式電源。如欲獲得和驅動LED相關的更多信息,敬請參閱我們網站的資源。
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