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用双路大电流运放来驱动汽车LED灯

发布时间:2021-05-01 责任编辑:wenwei

【导读】汽车应用要求输出发光二极管(LED)由具备短路保护功能且适用于LED驱动器的恒流源来驱动。该电流解决方案是一种离散度较大的问题解决法,具有放大器和比较器,可驱动场效应晶体管(FET)或集成的保护FET。这使该电路拥有保护功能,但成本更高且电路板占用空间更多。
 
TI的ALM2402是一种双路高电压大电流运算放大器(运放),该器件的大电流能力使它可驱动电流达400mA的负载;应用包括汽车尾灯照明或转向指示器。ALM2402拥有对电池短路和对地短路保护功能,还具有一路标记性输出,能使控制系统在遇到不利情况时关闭该器件。在本文中,笔者将说明如何在LED汽车应用(如日间行车灯、刹车灯和转向指示器)里使用ALM2402。
 
首先,请考虑以下两项要求:
 
●     您必须在输出端调节VLED。
●     电流在输出端必须稳定。
 
图1展示了稳压高侧驱动器(适用于LED尾灯应用)的实施方案。要求串联的二极管能在恶劣的工作环境中避免出现电池反接情况。
 
用双路大电流运放来驱动汽车LED灯
图1:使用ALM2402-Q1的LED驱动器
 
让我们来看一个设计方案,其中VccBat = 12V,Vled = 2.6V。假设串联的LED的数量 = 3,有3串这样的LED并联。通过每个LED的最大电流 = 30mA。这些条件要求您的设计支持90mA的最大电流,因为三个LED串是并联的。跨LED的总电压 = 7.8V。通过调整R1和R2,您可以调节ALM2402的Vout,以确保跨LED的电流是恒定的。在这种情况下,假定您让IN = 12V(从电池或稳压开关模式电源【SMPS】处进行设置)。若R1 = 100KΩ,可用方程式1计算出R2:
 
VOUT = 12 * R2/(R1 + R2)   (1)
 
为确保LED具有稳恒电流并能正常运行,您可将ALM2402的输出电压调至9V。9V的选择可确保存在Vbat波动时跨LED的电压依然稳定。
 
由于VOUT = 9,所以R2 = 300KΩ   (2)
 
注意:有一个与LED串联的Ilimit限流电阻器。该电阻器基本上可设置通过LED的总电流。下面示出了计算串联电阻的方程式:
 
RIlimit =(Vled * 串联的LED的数量 - 9V)/(90mA)=13.3Ω   (3)
 
下拉IN(它是ALM2402的非反相输入端)可禁用输出端,如图2所示。这使该电路还能在汽车中作为转弯/转向指示器应用进行工作。您可使用NE555等定时器集成电路(IC)来控制闪光速度。
 
用双路大电流运放来驱动汽车LED灯
图2:在IN具有参考电压的例子
 
您也可将TL431-Q1等精确参考用于输出电压控制。输出电压基于该参考电压(由精确输出控制产生)。在这个例子中,TL431-Q1可提供2.5V的参考。就图2而言,可采用以下方程式来设定VOUT。
 
VOUT = 2.5×(R3/R4 + 1)   (4)
 
如果我们选择让R3 = 200KΩ,则计算出的R4接近77KΩ。您可以调节Ilimit限流电阻器,以便对从控制板到LED板的长引线进行补偿,从而确保精确的LED电流。
 
ALM2402-Q1是一种双路放大器,采用单一封装,这使其成为成本和性能均经过优化、可在汽车应用中驱动LED的解决方案。以线性模式驱动LED并不难,但在设计能适当散热的布局方面确实存在挑战。为实现更高效的电源转换,建议使用开关模式电源。
 
 
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