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美信:先进的LED照明系统为汽车智能化提供有力支撑

作者:单祥茹  来源:中国电子商情

发布时间:2018-11-12

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市场统计数据表明,电子产品在当今汽车创新中的占比达到80%。随着自动化水平越来越高,汽车上使用的电子元器件数量将继续增加,从而实现车辆的安全、可靠和无缝的移动性。站在半导体厂商角度,汽车电子正在成为一个谁都不愿错过的大市场。

“美信早就开始在汽车电子产品上发力,产品涉及电池管理系统(BMS)、LED照明以及汽车中控显示和屏幕相关的电源管理。在刚刚过去的18个月里,我们再一次扩充了汽车电子研发团队,新增了100多名员工,以便继续增强汽车电子产品的开发力度”。美信汽车产品事业部业务管理总监Tamer Kira先生在介绍公司最新推出的LED阵列管理器时向记者透露了上述消息。

美信汽车产品事业部业务管理总监Tamer Kira

美信(Maxim)关注汽车LED照明由来已久,积累了丰富的市场和产品经验。Tamer Kira表示,LED照明在汽车上的变化非常明显,它让汽车的外观看起来更亮丽更时尚,并且对节能、驾驶的安全性均有很大帮助。以安全性为例,LED灯的响应时间很短,比传统照明约快10 倍,相当于留给车驾驶员更多的刹车反应时间,如果按时速100公里的速度来计算,安全的刹车距离可以缩短6米。仅此一点,对未来的汽车自动驾驶而言,就是一个了不起的贡献。

智能化是未来汽车产业的发展方向,这一点已在行业内达成共识。Tamer Kira提出,要实现真正的自动驾驶,仅有单车的智能化是不行的,需要汽车智能化和网联化的协同发展。以目前的市场形式看,为了实现自动驾驶,汽车上的摄像头越来越多,车辆控制系统需要承担的工作越来越繁重。现在,LED照明在汽车中的普及率不断攀升,一是因为LED具有低能耗、长寿命、穿透力强等优点,再就是LED照明在汽车智能化进程中能够发挥巨大作用。

LED照明系统设计的四大难点
据Strategy Analytics报告,安全与品牌差异化是提升LED照明在汽车前车灯平台接受度的两个主要因素。作为独特品牌标识的一部分,OEM厂商正在为LED和矩阵照明设计引入高级安全管理,例如已经面世的无炫光远光灯。然而,LED照明设计者依然面临着诸多挑战。一是在小空间和低成本情况下,设计复杂度不断增加;二是高功率汽车电子的应用效率问题,尤其是汽车上需要更多的显示功能,功率开销明显增大;三是汽车设计逐步趋向模块化;四是EMI问题,这也是一直困扰LED照明设计的难题,汽车上的各种开关电源、稳压器都会对LED照明系统的EMI产生影响。因此,LED照明调光必须避开AM带宽。

从架构上解决LED照明难题
与传统照明系统相比,LED照明拥有更节能、更低的碳排放,更长的使用寿命等特点。目前,市场上的汽车照明方案主要有两种,一种是由分立器件搭建的方案,另一种是集成方案。集成方案很好地解决了空间、设计复杂度、EMI等难题。尤其是从散热角度考虑,集成方案可以把开关矩阵管理器中MOS管的导通电阻降到最低,而转换效率大幅提升,降低了整体功耗。


图1 美信拥有完整的汽车LED照明解决方案

“美信一直以来的优势就是在LED照明芯片的架构上做优化。其中,矩阵照明管理芯片MAX20092就是美信最具竞争力的一款产品,它以十二路矩阵方式对LED灯进行灵活控制。此外,汽车总控MCU可借助MAX20092的SPI总线对LED照明系统进行控制。可以说,这是业内迄今独一无二的一款LED照明开关矩阵管理器产品。”Tamer Kira表示。

Maxim全系列LED照明方案为汽车智能化提供有力支撑
Maxim最新的LED阵列管理器MAX20092是一款12通道开关矩阵管理器,使得高性能LED阵列车灯和自适应光束调节设计能够满足更高电流的设备需求,同时降低方案尺寸、提高灵活性。通过最低导通电阻((RDS_ON)的内部开关,最大程度减少LED阵列照明的发热,相比最接近的竞争方案降低65%。

MAX20092为矩阵和像素照明提供灵活的电流管理。12路集成开关控制高达56V的LED灯串电压,节省设计时间、降低系统复杂度。该器件集成的70mΩ MOSFET导通电阻为行业最低,可轻松驱动高达1.5A的LED电流。此外,Maxim同时推出MAX20096 和 MAX20097双通道、同步buck高亮度LED控制器,与MAX20092协同工作,帮助设计者改进LED照明中的瞬态响应时间。MAX20096和MAX20097可实现超快瞬态响应,Maxim独有的平均电流模式控制保证了接近固定的开关频率,使EMI降至最低,并支持可靠的高性能设计。

MAX20092的优势主要体现在四个方面:

高度集成:降低材料清单(BOM)成本,同时节省空间;每个开关管理1~2 LED灯,12位脉冲宽度调制(PWM)调光;内置淡入\淡出对数调节,简化LED可编程性,降低系统总线负担。

高性能和安全性:低至70mΩ的导通电阻支持高达1.5A的LED电流驱动。具备先进的故障保护功能和导通、短路及断路LED检测管理。

高灵活性:最多支持27个MAX20092并联,且不采用菊花链,管理多达324个LED的大型像素阵列;允许设计者为每个IC配置1串 x 12开关、2串 x 6开关,以及4串 x 3开关。

低EMI:扩频功能可降低EMI。

如前所述,尽管LED阵列前灯增强了安全性,但由于其复杂度和高成本,一度只能作为高端汽车行业的专属。Maxim的MAX20092恰好是顺应这一发展趋势的汽车平台LED照明方案,它一方面解决了LED照明面临的诸多挑战,本身具备的管理功能还能为日益繁忙的汽车控制系统分忧,从而释放出更多MCU的效能,助力汽车智能化的实现。

LED控制器MAX20096/MAX20097是美信汽车LED照明系统的重要组成部分,是一种双通道、高压、同步、n沟道、高电流、buck LED驱动器。芯片采用专有的平均电流模式控制结构调节电感电流。该控制方法不需要任何控制环路补偿,同时能够维持接近恒定的开关频率。通过检测底部开关器件中的电流检测电感电流,芯片集成两个完全同步buck转换器,工作在4.5V至65V宽输入电压范围。在高频操作时,可工作在高达1MHz开关频率。

在MAX20096中,两路通道可输出电压和电流,并且可通过SPI接口读回结温。保护特性包括电感限流保护、过压保护和热关断。MAX20097与MAX20096的区别是,没有SPI接口。
 

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