對振動不敏感、壽命長、能效高以及可以完全控制光源是 LED 在車輛中應用的關鍵因素。與白熾燈泡相比，LED 對機械振動不敏感，而 LED 的易控制性使其成為適應車輛要求和環境條件的智能汽車照明系統的自然選擇。然而，驅動 LED 以獲得高效的光輸出需要獨立于電源電壓的電流控制。

LED 系統的設計可以從多個角度進行。在 PCB 級別，一種方法是首先定義 LED 結的最高溫度，因為高結溫會降低 LED 光發射，從而影響設備的效率。汽車或卡車中使用的印刷電路必須高度可靠且使用壽命長，但還必須具有成本效益。除了考慮 LED 光源施加的條件外，電路板設計還必須適應驅動器存在所施加的限制。材料應力、靜電放電、電場和磁場以及射頻干擾是車輛電子設備受到的條件之一。

PCB 熱管理

實施節能、高功率 LED 的主要障礙是管理它們產生的熱量。設計技術的進步不斷增加了保護組件免受熱量積聚的需求，促進了板上芯片 (COB)、陶瓷底座和其他用于功率 LED 標準熱管理的熱效率封裝解決方案的開發。大功率 LED 構建在小外形尺寸上，需要出色的散熱來降低芯片溫度，從而提高效率。

在產品的整個生命周期內管理熱阻抗的能力對于 LED 熱管理至關重要。在各種高溫應用中，封裝選擇涉及適當散熱的能力。特別是，方形扁平無引線 (QFN) 封裝可為溫度關鍵應用提供低電感。另一方面，低溫共燒陶瓷 (LTCC) 封裝和基板可確保降低介電損耗，但最重要的是提供了獲得小尺寸器件的可能性，互連更少，因此減少了各種無源寄生因素。

燈光

盡管熱管理不容忽視，但每個 LED 設計還必須滿足應用的性能要求和上市時間限制。最傳統的熱基板 - 金屬芯 PCB (MCPCB)、氧化鋁 (Al2O3) 和氮化鋁 (AlN) - 滿足滿足市場需求的所有要求。納米陶瓷是一種低成本解決方案，可滿足 30 W/mK 至 170 W/mK 之間的市場需求。

LED 封裝的陽極和陰極電極必須設計有導熱墊。與應用于各個領域的其他電子元件一樣，結溫每升高 10°C，LED 封裝的故障率就會增加一倍。FR4（阻燃）材料和復合環氧樹脂材料 (CEM) 是完美的絕熱材料，具有出色的導熱性，可實現出色的散熱。

圖 1：COB LED 陣列

板上芯片 (COB) LED（圖 1）在市場上迅速普及。COB LED 必須耗散 10 W/cm2 的熱功率，因此材料的選擇僅限于 AlN、Al2O3 和 MCPCB。MCPCB 采用金屬基材作為散熱器。金屬芯通常由鋁合金組成。Thermal CLAD (TCLAD) 是一種金屬基電介質，上面涂有一層銅。更高的可靠性、易于加工和卓越的性價比使帶有 TCLAD 的 MCPCB 成為傳統 FR4 基板的卓越替代品。

照明驅動器

除了熱管理之外，LED 還需要 IC 驅動器來實現最佳照明性能。LED 通常需要恒定電流來產生一致的光輸出。輸出電壓將取決于許多參數，例如 LED 制造工藝和串聯 LED 的數量。工程師必須準確預測最大輸出電壓，才能為其 LED 照明應用選擇最佳穩壓器拓撲和相應的 IC。

汽車環境對集成穩壓器來說是一個挑戰。環境的溫度范圍很廣，還會產生高水平的瞬變和輸入干擾。此外，電源必須能夠承受加載和卸載瞬變，盡管這種與電池相關的現象通常由單獨的電路（抑制器、端子和過壓保護）管理。用于汽車領域的 LED 顯示器的所有開關穩壓器和驅動器都必須符合 AEC-Q100 標準。

圖 2：使用 LMR23610ADDA 的應用電路示例

Texas Instruments 的 LMR23610ADDA 是 Simple Switcher 系列的一部分，是一款采用 8 引腳 PowerPAD 封裝的降壓同步轉換器，它使用峰值電流控制來獲得簡單的控制電路補償。36V、1A 同步降壓穩壓器的輸入電壓范圍為 4.5V 至 36V，適用于廣泛的應用。LMR23610ADDA 的靜態電流為 75 μA，可用于電池供電系統；超低 (2μA) 關斷電流可以進一步延長電池壽命。精密使能輸入簡化了控制器控制。保護功能可防止因功耗過大造成的短路損壞和熱關斷（圖 2）。

德州儀器 (TI) 還為完全組裝的 LED 驅動器拓撲開發了 TPS92692EVM-880 評估模塊 (EVM)。該板可配置為升壓或升壓至電池拓撲，為串聯連接的單串 LED 供電。精確的閉環 LED 電流調節是使用低偏移軌到軌電流感測放大器和高側電流感測實現實現的。TPS92692EVM-880 可幫助工程師評估 TI 專為汽車照明設計的 TPS92692-Q1 和 TPS92692 高精度 LED 驅動器的運行和性能。

審核編輯：郭婷