背景
每年汽車中都在不斷增加越來越複雜的電子系統。今天，在汽車總成本中，電子系統成本所占比重超過20%，到2008年這個比重將超過30%。汽車中安裝的電子系統有資訊娛樂系統、行車安全保障系統、發動機管理、車載衛星無線電設備和電視機、免提式蜂窩電話以及其他無線連接系統。5年前，這些系統只出現在歐洲“高檔”豪華型汽車中。現在，這些系統卻整合到了每個製造商都生產的中檔汽車中，這使得汽車IC市場的增長速度更快了。
同時，這些系統中的電子元件數也在增多，而可用空間卻在不斷縮小，這大大地提高了每個系統的電子元件密度。所有這些系統都需要電源轉換IC，這些IC常常需要具有多種電壓軌以滿足每個子系統的需求。由於功率密度非常高，加上相對較高的環境溫度，因此任何實用的散熱器都太大，系統無法容納。這樣一來，由於空間限制和工作溫度要求，電源轉換效率就成了關鍵因素。在低輸出電壓和甚至高於幾百毫安培的中等電流水準，簡單使用線性穩壓器產生這類系統所用電壓都不再可行了，因為產生的熱量太多。結果，由於受到這些限制，交換式穩壓器正在取代線性穩壓器。交換式穩壓器的高效率、小佔位面積等好處與附帶的複雜性和 EMI 問題相比，還是利大於弊的。
用LED取代白熾燈
過去，只在概念車型中才會使用LED照明。而今天，在很多汽車和卡車的儀錶板背光照明、內部照明和剎車燈中都能發現LED。另外，豪華汽車製造商正在越來越多地利用最新的固態LED照明技術增強2007-2008車型的美感，將這些更輕、更小和更可靠的元件用於內部和外部照明。LED還具有更低的成本和更長的壽命，例如，與用於內部照明的白熾燈以及用作前燈的HID(高強度放電)和鹵素燈相比有明顯的優點。
用汽車電池驅動LED需要DC/DC轉換器來準確調節LED電流，以確保一致的光強和顏色一致性並保護LED。此外，依LED用途的不同，如前燈、後燈、轉向信號指示燈、內部氣氛燈或閱讀燈，DC/DC穩壓器還應該根據具體的電源要求進行最佳化。還有一個比較大的挑戰，用可能低於、等於或高於負載電壓的電池電壓為一個或幾個LED串供電。另一個關注的問題是以大的調光比對LED高效率調光，同時無論亮度高低都保持LED的顏色特性不變。DC/DC驅動器高效率工作是一個關鍵要求，尤其是在驅動HB(高亮度)LED時更是這樣，因為未轉換成光的功率都以熱量形式浪費了。
負載突降和冷車發動
“負載突降”是交流發電機正在給電池充電而電池電纜斷接時出現的情況。在汽車正在工作時電池電纜鬆動或汽車運轉時電池電纜斷裂，都可能發生負載突降情況。在交流發電機試圖全力充電時電池電纜突然斷接，可能產生高達 80V的暫態電壓尖峰，見圖1的圖形。交流發電機上的暫態電壓抑制器通常將匯流排電壓箝位元在36V到60V之間，並吸收大部分浪湧電流。不過，交流發電機的下游元件DC/DC轉換器要承受這些36V至60V的暫態尖峰。由於這些轉換器和由轉換器供電的子系統在這種暫態事件發生期間不能損壞，而且在某些情況下還要穩定輸出電壓，因此DC/DC轉換器能夠處理這些高壓暫態是至關重要的。可以在外部實現各種保護電路(通常是暫態電壓抑制器)，但是外部電路提高了成本，而且需要佔用寶貴的空間。
“冷車發動”是汽車發動機在寒冷或冰凍溫度下度過一段時間後發生的情況。這時機油變得非常黏稠，需要發動機啟動器提供更大的扭轉力，而這就需要電池提供更大的電流。這種大電流負載能在點火時將電池/主端匯流排電壓拉至低於4V，之後，電壓一般會返回到標稱的13.8V，見圖1。對某些應用，如發動機控制、行車安全保障和導航系統，當務之急是需要一個非常穩定的輸出電壓(通常是3.3V)，以在冷車發動時平滑工作。
圖1：80V負載突降和冷車發動
新型LED驅動器IC非常適用於汽車應用
凌力爾特公司提供的兩種新型DC/DC LED驅動器滿足了很多苛刻的汽車內部和外部照明要求。這兩種元件具有高工作效率、負載保護能力、寬輸入和輸出電壓範圍、精確的電流調節以及其他特點。這兩種IC可以輕鬆配置成幾種 DC/DC拓撲，因此設計師可以用一種IC滿足不同應用的轉換需求。
LTC3783是一種電流模式多種拓撲轉換器，具有恒定電流PWM調光功能，用於驅動大功率LED串和LED組。專有技術實現了極快的真正PWM負載切換，無暫態欠壓或過壓問題，該元件能以數位方式實現3000:1(在100Hz時)的調光比，因為True Color PWM可保證白光和RGB LED的顏色一致性。LTC3783允許用類比控制實現100:1的附加調光比。這是一個重要的評價標準，因為人眼對環境光線的微小變化極度敏感。這個通用控制器可以用作升壓型、降壓型、降壓-升壓型、SEPIC或返馳式轉換器以及定電流/定電壓穩壓器。No RSENSETM工作模式使用MOSFET的導通電阻，從而無需電流檢測電阻並提高了效率。LTC3783的應用包括高壓LED陣列和LED背光照明以及電信、汽車和工業控制系統中的穩壓器。
以下特點對需要LED驅動器(包括我們的LTC3783)的汽車製造商客戶來說很重要：
* 大電流：為了提供大電流(>1.5A)，LTC3783驅動一個外部N溝道 MOSFET，以便為高亮度(HB)和超高亮度(Super HB)LED供電。
* 高電壓：LTC3783 3V至36V的輸入和輸出電壓可依所選外部電源元件的不同而擴展，可以輕鬆驅動LED串(串聯)或LED組(串聯加並聯)。
* 保護功能：LTC3783具有保護HB LED所必需的準確電流和輸出電壓調節功能。其他保護功能包括過壓、過電流和軟起動。
* 調光：真彩PWM 3,000:1數字調光在寬調光範圍內保持LED顏色恒定。另外，LTC3783具有100:1的附加類比調光能力。
凌力爾特公司提供的另一個產品是LT3475，這是一種雙通道36V、2MHz降壓型DC/DC轉換器，用作恒定電流LED驅動器，每通道提供高達1.5A的LED電流。內部檢測電阻和調光控制使該元件非常適用於驅動大電流LED。在50mA至1.5A的寬電流範圍內可保持高輸出電流準確度，同時獨特的True Color PWM電路實現了3000:1的調光範圍。
LT3475具有4V至36V(40VMAX)的寬輸入電壓範圍，可調節多種電源，其中包括汽車電源系統。其開關頻率可以設置為200kHz至2MHz，允許使用纖巧電感器和陶瓷電容器，同時保持頻率落在如調幅收音機等關鍵頻帶之外。LT3475 採用耐熱增強型TSSOP-16封裝，可為驅動兩個或4個大電流LED組成非常緊湊的解決方案。
LT3475採用高端檢測方法，允許LED陰極接地，因此在大多數應用中無需接地線。電流模式控制和精確的基準電壓最佳化了環路動態特性，可實現良好調節的低漣波恒定LED電流。兩個通道都有獨立的VADJ和PWM信號，以獨立工作。兩個通道以相差180o的相位開關，從而減小了兩個通道的漣波。LT3475還整合了一個升壓二極體，進一步減小了解決方案的占板面積和成本。其他特點包括LED開路和短路保護。
結論
儘管人們認為汽車環境極端嚴酷，不過現在確實有一些堅固的LED驅動器供 LED照明系統設計師們選擇，這些堅固的LED驅動器可以滿足設計師們提出的嚴格性能要求。而且，隨著LED照明系統不斷進入下游應用和低檔汽車中，LED驅動器製造商將繼續提供創新性產品來滿足各種需求。
每年汽車中都在不斷增加越來越複雜的電子系統。今天，在汽車總成本中，電子系統成本所占比重超過20%，到2008年這個比重將超過30%。汽車中安裝的電子系統有資訊娛樂系統、行車安全保障系統、發動機管理、車載衛星無線電設備和電視機、免提式蜂窩電話以及其他無線連接系統。5年前，這些系統只出現在歐洲“高檔”豪華型汽車中。現在，這些系統卻整合到了每個製造商都生產的中檔汽車中，這使得汽車IC市場的增長速度更快了。
同時，這些系統中的電子元件數也在增多，而可用空間卻在不斷縮小，這大大地提高了每個系統的電子元件密度。所有這些系統都需要電源轉換IC，這些IC常常需要具有多種電壓軌以滿足每個子系統的需求。由於功率密度非常高，加上相對較高的環境溫度，因此任何實用的散熱器都太大，系統無法容納。這樣一來，由於空間限制和工作溫度要求，電源轉換效率就成了關鍵因素。在低輸出電壓和甚至高於幾百毫安培的中等電流水準，簡單使用線性穩壓器產生這類系統所用電壓都不再可行了，因為產生的熱量太多。結果，由於受到這些限制，交換式穩壓器正在取代線性穩壓器。交換式穩壓器的高效率、小佔位面積等好處與附帶的複雜性和 EMI 問題相比，還是利大於弊的。
用LED取代白熾燈
過去，只在概念車型中才會使用LED照明。而今天，在很多汽車和卡車的儀錶板背光照明、內部照明和剎車燈中都能發現LED。另外，豪華汽車製造商正在越來越多地利用最新的固態LED照明技術增強2007-2008車型的美感，將這些更輕、更小和更可靠的元件用於內部和外部照明。LED還具有更低的成本和更長的壽命，例如，與用於內部照明的白熾燈以及用作前燈的HID(高強度放電)和鹵素燈相比有明顯的優點。
用汽車電池驅動LED需要DC/DC轉換器來準確調節LED電流，以確保一致的光強和顏色一致性並保護LED。此外，依LED用途的不同，如前燈、後燈、轉向信號指示燈、內部氣氛燈或閱讀燈，DC/DC穩壓器還應該根據具體的電源要求進行最佳化。還有一個比較大的挑戰，用可能低於、等於或高於負載電壓的電池電壓為一個或幾個LED串供電。另一個關注的問題是以大的調光比對LED高效率調光，同時無論亮度高低都保持LED的顏色特性不變。DC/DC驅動器高效率工作是一個關鍵要求，尤其是在驅動HB(高亮度)LED時更是這樣，因為未轉換成光的功率都以熱量形式浪費了。
負載突降和冷車發動
“負載突降”是交流發電機正在給電池充電而電池電纜斷接時出現的情況。在汽車正在工作時電池電纜鬆動或汽車運轉時電池電纜斷裂，都可能發生負載突降情況。在交流發電機試圖全力充電時電池電纜突然斷接，可能產生高達 80V的暫態電壓尖峰，見圖1的圖形。交流發電機上的暫態電壓抑制器通常將匯流排電壓箝位元在36V到60V之間，並吸收大部分浪湧電流。不過，交流發電機的下游元件DC/DC轉換器要承受這些36V至60V的暫態尖峰。由於這些轉換器和由轉換器供電的子系統在這種暫態事件發生期間不能損壞，而且在某些情況下還要穩定輸出電壓，因此DC/DC轉換器能夠處理這些高壓暫態是至關重要的。可以在外部實現各種保護電路(通常是暫態電壓抑制器)，但是外部電路提高了成本，而且需要佔用寶貴的空間。
“冷車發動”是汽車發動機在寒冷或冰凍溫度下度過一段時間後發生的情況。這時機油變得非常黏稠，需要發動機啟動器提供更大的扭轉力，而這就需要電池提供更大的電流。這種大電流負載能在點火時將電池/主端匯流排電壓拉至低於4V，之後，電壓一般會返回到標稱的13.8V，見圖1。對某些應用，如發動機控制、行車安全保障和導航系統，當務之急是需要一個非常穩定的輸出電壓(通常是3.3V)，以在冷車發動時平滑工作。
圖1：80V負載突降和冷車發動
新型LED驅動器IC非常適用於汽車應用
凌力爾特公司提供的兩種新型DC/DC LED驅動器滿足了很多苛刻的汽車內部和外部照明要求。這兩種元件具有高工作效率、負載保護能力、寬輸入和輸出電壓範圍、精確的電流調節以及其他特點。這兩種IC可以輕鬆配置成幾種 DC/DC拓撲，因此設計師可以用一種IC滿足不同應用的轉換需求。
LTC3783是一種電流模式多種拓撲轉換器，具有恒定電流PWM調光功能，用於驅動大功率LED串和LED組。專有技術實現了極快的真正PWM負載切換，無暫態欠壓或過壓問題，該元件能以數位方式實現3000:1(在100Hz時)的調光比，因為True Color PWM可保證白光和RGB LED的顏色一致性。LTC3783允許用類比控制實現100:1的附加調光比。這是一個重要的評價標準，因為人眼對環境光線的微小變化極度敏感。這個通用控制器可以用作升壓型、降壓型、降壓-升壓型、SEPIC或返馳式轉換器以及定電流/定電壓穩壓器。No RSENSETM工作模式使用MOSFET的導通電阻，從而無需電流檢測電阻並提高了效率。LTC3783的應用包括高壓LED陣列和LED背光照明以及電信、汽車和工業控制系統中的穩壓器。
以下特點對需要LED驅動器(包括我們的LTC3783)的汽車製造商客戶來說很重要：
* 大電流：為了提供大電流(>1.5A)，LTC3783驅動一個外部N溝道 MOSFET，以便為高亮度(HB)和超高亮度(Super HB)LED供電。
* 高電壓：LTC3783 3V至36V的輸入和輸出電壓可依所選外部電源元件的不同而擴展，可以輕鬆驅動LED串(串聯)或LED組(串聯加並聯)。
* 保護功能：LTC3783具有保護HB LED所必需的準確電流和輸出電壓調節功能。其他保護功能包括過壓、過電流和軟起動。
* 調光：真彩PWM 3,000:1數字調光在寬調光範圍內保持LED顏色恒定。另外，LTC3783具有100:1的附加類比調光能力。
凌力爾特公司提供的另一個產品是LT3475，這是一種雙通道36V、2MHz降壓型DC/DC轉換器，用作恒定電流LED驅動器，每通道提供高達1.5A的LED電流。內部檢測電阻和調光控制使該元件非常適用於驅動大電流LED。在50mA至1.5A的寬電流範圍內可保持高輸出電流準確度，同時獨特的True Color PWM電路實現了3000:1的調光範圍。
LT3475具有4V至36V(40VMAX)的寬輸入電壓範圍，可調節多種電源，其中包括汽車電源系統。其開關頻率可以設置為200kHz至2MHz，允許使用纖巧電感器和陶瓷電容器，同時保持頻率落在如調幅收音機等關鍵頻帶之外。LT3475 採用耐熱增強型TSSOP-16封裝，可為驅動兩個或4個大電流LED組成非常緊湊的解決方案。
LT3475採用高端檢測方法，允許LED陰極接地，因此在大多數應用中無需接地線。電流模式控制和精確的基準電壓最佳化了環路動態特性，可實現良好調節的低漣波恒定LED電流。兩個通道都有獨立的VADJ和PWM信號，以獨立工作。兩個通道以相差180o的相位開關，從而減小了兩個通道的漣波。LT3475還整合了一個升壓二極體，進一步減小了解決方案的占板面積和成本。其他特點包括LED開路和短路保護。
結論
儘管人們認為汽車環境極端嚴酷，不過現在確實有一些堅固的LED驅動器供 LED照明系統設計師們選擇，這些堅固的LED驅動器可以滿足設計師們提出的嚴格性能要求。而且，隨著LED照明系統不斷進入下游應用和低檔汽車中，LED驅動器製造商將繼續提供創新性產品來滿足各種需求。
