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汽车照明的热管理方法是什么

振动不敏感、应用寿命长、高能效以及对光源进行完全节制的可能性是LED利用于汽车领域的关键身分。与白炽灯泡比拟,LED对机器振动不敏感,并且因为智能汽车照明系统必要相符车辆要求与情况前提,因而LED易于节制的特点使其成为这一照明系统的自然选择。然而,驱动LED以得到高效的光输出,则必要自力于电源电压的电流节制。

LED系统设计可以从多个角度进行探究。在PCB层,一种措施是首先定义LED结点的最高温度,由于高结点温度低落LED光发射,从而低落器件效率。汽车或卡车上应用的印刷电路必须异常靠得住且高度耐用,但也必须具有资源效益。除了斟酌LED光源所带来的影响外,电路板设计还必须斟酌驱动器的影响。材料应力、静电放电、电场和磁场以及射频滋扰都是汽车电子所必须应对的外部身分。

PCB热治理

节能大年夜功率LED实现的主要障碍是对其孕育发生的热量进行治理。跟着设计技巧的进步,防止器件免受热量积聚影响的需求也日益增添,进而匆匆进了板上芯片(COB)、陶瓷热沉,以及其它针对功率LED的标准热治理的封装规划成长。大年夜功率LED的尺寸很小,必要出色的散热机能,以低落芯片的温度,从而前进效率。

在产品的全部生命周期中治理热阻抗的能力对付LED热治理至关紧张。在各类高温利用中,封装的选择应将适当散热的能力斟酌在内。分外是,方形扁平无引脚(QFN)封装为温度敏感性利用供给了低感抗特点。另一方面,LTCC封装和衬底可以包管低落介电损耗,但最紧张的是,可以实现较鄙吝件尺寸、较少的互连,从而可以低落各类无源寄生参数。

LED设计

虽然热治理不容漠视,但每个LED设计还必须满意利用的机能请乞降上市光阴限定。最传统的热衬底——金属芯PCB(MCPCB)、氧化铝(Al2O3)和氮化铝(AlN),可以满意所有要求以及市场需求。纳米陶瓷是一种低资源的办理规划,可以满意30 w/mk到170 w/mk之间的市场需求。

LED封装必须在阳极和阴极电极上设计有热垫。与其他利用于各领域的电子器件一样,跟着结点温每升高10°C,LED封装的故障率就会越发。FR4(阻燃)材料和复合环氧材料(CEMS)是完美的热绝缘体,具有出色的导热机能,可实现优越的散热。

板上芯片(COB)LED(图1)在市场上迅速遍及。COB LED必须耗损10 W/cm2的热功率,将材料的选择限定在AlN、Al2O3和MCPCB上。MCPCB采纳金属基材作为散热片。金属芯平日由铝合金组成。热CLAD(TCLAD)是一种金属基电介质,外面覆有一层铜。更高的靠得住性,易处置惩罚性以及出色的性价比,使得带有TCLAD的MCPCB成为传统FR4衬底的卓越替代品。

照明驱动器

除了热治理,LED还必要驱动器IC以得到最佳照明机能。LED平日必要恒定的电流来孕育发生同等的光输出。输出电压将取决于许多参数,如LED制造工艺和LED串联数量。工程师必须准确地猜测最大年夜输出电压,以选择最佳调节器拓扑和响应的IC用于其LED照明利用。

汽车情况对集成调节器来说是一个寻衅。情况的温度变更范围很大年夜,也会孕育发生很大年夜的瞬态和输入滋扰。此外,电源必须能够遭遇负载和卸载瞬态,只管这种与电池相关的征象平日由零丁的电路(抑制器、端子和过压保护)来治理。所有用于汽车行业的LED显示器开关调节器和驱动器必须相符AEC-Q100标准。

德州仪器公司LMR23610ADDA是其 Simple Switcher系列的一部分,是一个采纳8引脚PowerPAD封装的降压同步转换器,它应用峰值电流节制来得到简单的节制电路补偿。36V,1-A同步降压调节器的输入电压范围为4.5V到36V,适用范围很广。在75μA的静态电流下,LMR23610ADDA可用于电池供电系统;超低(2μA)关断电流可进一步延长电池寿命。正确的使能输入简化了节制器节制。保护功能可防止短路毁坏和因过度功耗而导致的热关断(图2)。

德州仪器还开拓了TPS92692EVM-880评估模块(EVM),用于组装齐全的LED驱动器拓扑。该电路板可以设置设置设备摆设摆设为一个升压或升压-电池拓扑布局,为串联的单串LED供电。采纳低偏移轨对轨电传布感放大年夜器和高侧电传布感实现了正确的闭环LED电流调节。TPS92692EVM-880赞助工程师评估TI的TPS92692-Q1和TPS92692高精度LED驱动器(专为汽车照明设计)的操作和机能。

同时,安森美半导体还供给了NCP3065单片开关稳压器,旨在为高亮度LED供给恒定电流。该器件的输入电压高达40 V,能够在12 V交流电压或12 V直流电压下事情,并且可以设置设置设备摆设摆设,以支持跨越内部晶体管的1.5 A标称开关电流的LED电流。NCP3065可以设置设置设备摆设摆设为应用起码数量的外部组件进行降压(buck)或升压(boost)转换(图3)。

英飞凌科技的TLE4241GM集成电路是一款可调恒流驱动器,旨在为在恶劣的汽车情况前提下为LED阵列供电,从而实现同等的亮度并延长LED寿命。其保护电路可防止在过载、短路、极性反转或超温环境下毁坏设备(图4)。

车辆中LED模块的扩散对系统硬件提出了新的要求,包括小的组件尺寸、在相同或更好的热效率内前进了能效以实现高机能、连接并机动支持多种设置设置设备摆设摆设的架构,以及维持LED灯特点的正确节制。

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