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采用温度降额来延长汽车LED的预期寿命:一种简单且经济高效的解决方案 (温度降额准则)

编辑:rootadmin
{本文由家电维修技术小编收集整理资料}LED因其功耗低、使用寿命较长而越来越多地被汽车制造商用于照明应用。然而,当新技术趋势遇到极具挑战的汽车需求时,对设计方案的要求也水涨船高。新型LED设计解决方案不仅要避免LED热击穿,还要延长其预期寿命。本文将介绍一种简单、低成本、基于NTC的线性调光电路,它可以根据温度调节驱动电流,从而提供更有效的汽车LED照明解决方案。首先,我们简单回顾一下汽车照明方案设计面临的问题及助力。然后,结合*结果展示其采样电路。最后,通过实际测试验证*结果,并在文章的最后一节中展示验证的结果。背景信息LED照明是一项技术创新,但也伴随着额外的设计挑战。在设计LED照明*时,必须同时考虑组件的热特性,以避免热击穿。这在汽车照明等应用中尤为重要,在这些应用中,高环境温度和长工作时间会导致组件迅速老化。汽车照明技术的发展需要更大的驱动电流和更小的封装尺寸,这使散热设计的优化变得更加困难,也更加必要。较高的驱动电流会使器件结温升高,甚至优化后的散热也不能满足需求。因此,必须想出一种方法,在温度过高时可以降低LED电流。大多数汽车LED驱动器都具有电流调光功能。例如,MPS的MPQ利用DIM引脚实现PWM和模拟调光。然而,调光控制电路通常会由比较复杂的模拟或数字电路实现,这些电路常常在终端应用中占用大量空间并且还会增加整体*成本。本文将介绍一种基于NTC的简单电路解决方案,可以根据温度对输出电流进行线性调光。图1显示的电路可以在温度低于°C时,保持驱动器中的标称输出电流稳定。如果超过温度阈值,输出电流会与温度呈准线性关系下降,以避免热击穿;当LED达到最高额定温度(约°C)时,电流值最小。

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图1:MPQ电路原理图采样电路本文以MPQ-AEC1的电路作为示例,它是MPS提供的一款V、1A汽车级降压LED驱动器。该驱动器可同时实现PWM和模拟调光,但在本应用中仅使用后者。要使用模拟调光功能,需要在DIM引脚上施加0.3V到2.5V之间的直流电压。该电压可以在mA和1.1A之间线性调节LED电流(见图2)。当直流电压范围在0.3到1.V之间时,将产生mA到mA之间的电流。

图2:MPQ-AEC1模拟调光曲线我们采用NTC热敏电阻(TDK的NTCGBHJTDS)来采样温度,其作为电压电阻分压器的一部分连接在电路中。NTC电阻变化会引起分压器输出端电压根据温度变化。这会改变DIM引脚上的电压,从而改变输出电流。施加到DIM引脚上的标称电压由1.V参考电压设置。这确保了温度低于°C阈值时的输入电压稳定。此外,电阻分压器的电源电压通过mW齐纳二极管设置为固定的6.2V。当器件温度为°C或更低时,参考电压提供的1.V*了DIM输入,并向LED提供mA电流。一旦温度超过°C阈值,电阻分压器输出将降至1.V以下。然后DIM输入遵循电阻分压器配置文件,随着温度的持续升高,继续降低LED驱动电流。*测试用于估计电路的*作。本示例的*结果表明,在达到温度阈值之前,DIM电压稳定在1.V;达到阈值之后,DIM电压呈指数下降,在温度为°C时达到0.3V最小输出(见图3)。采用温度降额来延长汽车LED的预期寿命:一种简单且经济高效的解决方案 (温度降额准则)

图3:*测试结果该*有一个缺点,即NTC电阻遵循Steinhart-Hart方程随温度变化,我们通过方程(1)来计算其值:

Steinhart-Hart方程表明,温度与NTC电阻值之间的关系是非线性的,因此电阻分压器与温度之间也是非线性关系。因此,由温度引起的电流下降也是非线性的。这种下降可以用等式(2)来估算:

尽管存在一些*,该电路仍然提供了一种小巧而简单的解决方案,可以在高温下降低LED驱动电流,从而延长这些组件的预期寿命。结果验证为了测试电路性能,我们构建一个*来模拟真实用例(见图4)。用一个3Ω电阻代替LED,通过在其两极之间施加压差来加热。然后,将选定的NTC用导热膏连接在电阻上,以确保尽可能精确地检测电阻/温度。最后,将NTC连接到设计的电路中。通过改变电阻温度(改变提供的电源电压),获取DIM电压曲线。

图4:测试装置在°C至°C的温度范围内进行测试。图5显示的结果达到了预期的电路性能。当温度低于°C(接近估计的°C阈值)时,电路的输出电压(VDIM)保持在稳定的1.V。超过此温度后,在°C时,电压降至0.V。

图5:测试结果-调光电压与温度之间的函数关系图6显示了当LED温度低于°C时,获得的驱动电流稳定为%。一旦温度超过该值,驱动电流便会降低以减少散热,并抵消温升。该测试以及针对图5所做的测试,均证实了设计的预期功能。通过成功地*高温下的输出电流,电路组件可以避免过热造成损坏。

图6:测试结果:驱动电流与温度之间的函数关系总结利用简单的采样电路和大多数LED驱动器(例如MPS的MPQ-AEC1)中已经提供的调光功能,本文介绍的电路成功演示了对LED驱动电流的控制。该解决方案为汽车照明*制造商提供了一种稳定、经济高效的选择,可以极大地增加电路组件的预期寿命,同时只需占用很少的占板空间。文中提出的电路可以相对容易地应用于许多现有的照明*,材料成本低廉,同时也证明了驱动器IC的可靠性与灵活性。来源:MPS

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