Module de drivere LED pentru industria auto

7 IULIE 2017

Iluminarea cu LED este unul dintre segmentele cu creşterea cea mai rapidă din electronica auto, dar aceasta nu se poate fără provocările sale unice. Acest articol descrie câteva constrângeri majore cărora trebuie să le facă faţă proiectanţii şi prezintă modul în care pot fi abordate cu ajutorul noului modul LED pentru industria auto MPM6010-AEC1, de la MPS, care este acum disponibil la CODICO.

Figura 1

Figura 2

Figura 3 (stanga), Figura 4 (dreapta)

Figura 5

Una dintre tendinţele cele mai mari în electronica auto a fost proliferarea pe scară largă a iluminării cu LED-uri, deoarece avantajele intrinseci de longevitate, dimensiuni reduse şi consum energetic redus, sunt perfect armonizate cu necesităţile vehi­culelor “eco-conştiente” de astăzi.
Astăzi, LED-urile pot fi găsite într-o mulţime de maşini. În interior, ele pot fi găsite în cazul luminării de accentuare şi de stare, iluminare de control frâna de mână şi iluminare de fond pentru ecrane digitale. În exterior, ele se potrivesc pentru orice de la schimbare de direcţie şi indicatoare de poziţie, până la iluminare pentru ceaţă şi iluminare de zi. În anii ce vin, se aşteaptă ca LED-urile să ia locul şi becurilor de mare putere, care până acum doar câţiva ani rămăseseră în principal bazate pe halogen sau Xenon.
Inginerii din domeniul iluminării auto de astăzi trebuie să facă faţă mai multor provocări tehnice atunci când implementează soluţii cu LED mai mici şi mai exotice. Printre acestea se numără necesitatea de siguranţă mare în funcţionare, robusteţe împotriva interferenţelor electromagnetice (EMI) şi management termic.
Siguranţa în funcţionare este un etos universal în ingineria auto şi este importantă în special în cazul iluminării exterioare, de ea depinzând indicarea stării vehiculului (schimbare direcţie, oprire, atenţionare etc.). O regulă generală bună pentru maximizarea siguranţei în funcţionare este minimizarea numărului de componente de pe placă: Mai puţine componente conduc uzual la un număr mai mic de puncte potenţiale de eroare, mai puţin material de manipulat, o schemă mai puţin complicată şi un design ce este uşor de depanat şi adus pe piaţă.
Mai mult, deoarece sistemele LED devin mai mici, electronica asociată pentru comanda acestora trebuie să urmeze tendinţa. O metodă uzuală pentru a obţine scheme de placă mai mici, este de a creşte frecvenţa operaţională a driverelor de comutaţie, reducând astfel dimensiunea inductoarelor şi condensatoarelor asociate lor. Totuşi, trecerea la frecvenţe de comutaţie mai ridicate poate creşte catastrofal emisiile radiate; EMI are o relaţie pătratică în raport cu frecvenţa de comutaţie, aceasta însemnând că o dublare a frecvenţei de comutaţie creşte EMI de patru ori. Pentru a se opune acestui lucru, proiectanţii trebuie să regleze riguros schemele pentru a alege componente cu pierderi reduse şi pentru a minimiza căile sensibile, sau buclele, în care se întâlnesc curenţii tranzitorii cei mai ridicaţi. Sunt incluse aici comutatoarele, bobinele cu energie oscilantă şi condensatoarele de decuplare. O altă metodă de a reduce EMI este simpla adăugare a unui element metalic de ecranare, dar acest lucru este adesea scump pentru piaţa iluminării sensibilă la preţ.
În cele din urmă, în vreme ce LED-urile necesită o putere mult mai mică faţă de componentele incandescente sau cu halogen, managementul termic este o problemă importantă, deoarece este în directă legătură cu durata de viaţă aşteptată pentru LED. LED-urile sunt faimoase prin oferirea a sute şi mii de ore de funcţionare, dar numărul acesta de ore poate fi redus drastic atunci când operarea are loc în condiţii de temperatură ridicată, situaţia putând fi şi mai rea în condiţiile dure în care trebuie să opereze vehiculul.
MPS a avut aceste probleme în minte atunci când a dezvoltat noul MPM6010-AEC1, modulul driver LED cel mai avansat pentru industria auto.
Acest modul LED de 36V, 1.5A, integrează un driver LED sincron coborâtor de tensiune cu un inductor pentru mediul auto şi condensatoare de decuplare (figura 1), având ca ţintă aplicaţii de iluminare interioară şi exterioară de până la 15W. Factorul de formă compact al MPM6010, 3 mm × 5 mm micşorează şi simplifică drastic schema plăcii, după cum se poate observa în figura 2, astfel încât, cu ajutorul acestui modul şi a numai patru componente externe, putându-se obţine o soluţie completă de driver LED.
MPM6010-AEC1 utilizează aceeaşi tehnologie de proces patentată cu RDS(ON) redus, cunoscută în cazul soluţiilor de convertoare DC/DC de la MPS, oferind un randament de peste 90% la 2.2MHz şi contribuind la sisteme LED ce operează cu o temperatură mai mică. Figura 3 prezintă randamentul măsurat în aplicaţii reale de 1 şi 2 LED-uri conectate în serie, comandate la 2.2MHz.
Acest modul de driver LED ajută la îmbunătăţirea siguranţei în funcţionare a sistemului prin reduce­rea numărului total de componente necesare: după cum se poate observa în figura 4, un singur modul MPM6010 ia locul a 4-6 componente sepa­rate necesare pentru un driver discret comparabil. Mai mult, inductorul din interior a fost calificat separat sub AEC-Q200, înainte ca întreg modulul să primească conformitatea AEC-Q100.
Cu ajutorul MPM6010, EMI este optimizat, deoarece buclele critice cu cei mai mari curenţi tranzitorii sunt localizaţi în capsula modulului, trecând de CISPR25 Clasă 5, o cerinţă EMC standard pentru industria auto.
În cele din urmă, MPM6010-AEC1 suportă mana­gement termic pentru LED-uri, implicând tehnici de re-conducere termică ce utilizează intrările sale PWM de reglare a luminozităţii (EN/DIM) sau pinul de reacţie de stabilizare curent pentru LED (FB). Figura 5 prezintă o astfel de implementare recentă: atunci când temperatura urmărită de termistorul extern atinge pragul critic, curentul furnizat LED-urilor este scăzut. Acest circuit, cuplat cu caracteristici de siguranţă integrate, precum închidere termică şi detecţie circuit LED deschis / scurtcircuit, ajută la menţinerea LED-urilor în limitele de operare sigură, asigurând astfel o durată mare de viaţă.
MPM6010 este calificat conform standardului AEC-Q100 Grad 1 şi este oferit în capsulă QFN 3 mm × 5 mm × 1,6 mm cu muchii umectabile opţionale care ajută la procesul de inspecţie optică automată.
Furnizorii pentru industria auto au de-a face cu obiective stringente legate de performanţă şi dimensiuni pentru sistemele de iluminare cu LED-uri, iar tendinţele pieţei sugerează că acestea vor deveni şi mai dure în timp. Modulele avansate de drivere integrate, precum MPM6010, pot ajuta la îndeplinirea cerinţelor agresive legate de produs, precum siguranţă ridicată în funcţionare, conformitate EMI, control termic şi multe altele, simplificând atingerea obiectivelor legate de sistem, deschizând calea către noi generaţii de sisteme de iluminare şi semnalizare şi mai complexe.

Autor: Allen Y Chen, Director de Marketing, Automotive and Industrial, Monolithic Power Systems, Inc.

Contact:
Ivan Mitic – Tel: +43 1 86305 194
e-mail: ivan.mitic@codico.com

Thomas Berner – Tel: +49 89 130143815
e-mail: thomas.berner@codico.com

 

CODICO | www.codico.com |   https://www.codico.com/shop/en/highlights.html

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *