功率級設(shè)計（應(yīng)用實例2)
*應(yīng)用實例2：此示例采用了60 W LCU的設(shè)計，它包含三組負(fù)載：52 V/320 mA DRL、15 V/0.55 mA霧燈、8 V/3 A激光模塊，如圖4所示。
- 解決方案3：為DRL 52V/320mA和霧燈15V/0.55mA設(shè)計63 V升壓，為激光模塊8V/3A設(shè)計9.5V SEPIC
- 解決方案1：為三組降壓設(shè)計63V升壓。使用兩相并聯(lián)升壓來驅(qū)動60W可簡化MOSFET和電感器的設(shè)計過程。
如果激光通道輸出電流為3A，或者是更高的6A，那么解決方案3將是一個不錯的選擇。ASL2500寄存器擁有豐富的環(huán)路補(bǔ)償參數(shù)(Kp、Ki)選擇，其頻率由SPI設(shè)置，范圍為125K-700KHz。這表示也可將其配置為SEPIC轉(zhuǎn)換器，以在某些典型的負(fù)載條件下使用。在本示例中，SEPIC轉(zhuǎn)換器很適合驅(qū)動激光二極管，因為電池電壓即可以高于也可以低于其輸出電壓。由于SEPIC輸出電壓僅比激光二級管（8 V）高出幾伏，而在升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，典型的輸出電壓要高于電池的最高電壓，比如升壓輸出35 V，如圖5。所以在效率方面，這個特性可以優(yōu)化降壓通道的占空比，使降壓續(xù)流二極管的功耗達(dá)到最低。Buck 3的效率非常接近于同步整流降壓（使用低側(cè)MOSFET替代續(xù)流二極管的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）的效率。因為Buck3的運(yùn)行占空比較高，且續(xù)流二極管(D1)大部分時間都被關(guān)閉。
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例如：采用解決方案1時，在63 V降壓電壓、3 A電流下，如果驅(qū)動2個LED，則二極管的占空比為88%
3 A * 0.7 V * 0.88 = 1.89 W
采用解決方案3時，如果降壓為9.5 V，則二極管的占空比為19%
3 A * 0.7 V * 0.19 = 0.4 W
圖5 解決方案3的示意圖
在圖5中，如果SEPIC是第一級，就能夠使用具有較低柵極電荷和“導(dǎo)通”電阻的40 V甚至30 V MOFSET。使用30 V肖特基勢壘整流器，VF和反向泄漏電流都會低于其60 V或100 V的型號。對于降壓電感器，交流和直流損耗也會減少。此外，buck 3的成本和尺寸會最大程度地縮減。
圖6 buck3的典型示意圖
如果我們更加仔細(xì)地研究buck 3，就能發(fā)現(xiàn)在元器件選擇上的不同。圖6顯示的是buck 3的典型示意圖，下方表2則總結(jié)了外圍元件的變化，特別是在SEPIC作為第一級時，Rdson、柵極電荷、VF、反向泄漏電流、DCR和交流損耗都會減少。下方表3顯示了60 V輸入電壓與9.5 V輸入電壓下，單獨(dú)測buck 3得到的效率的提升。表4中的結(jié)果是在第一級驅(qū)動和所有降壓級驅(qū)動都運(yùn)行時測得的。
表2：buck3的元件變化
表3：buck3的效率提升
在系統(tǒng)效率比較表4中，解決方案1現(xiàn)在正在驅(qū)動buck3中的3A負(fù)載。我們可以看到，與之前在應(yīng)用案例1中看到的、驅(qū)動buck 3中的2 A相比，效率下降了大約3%。這表明，對于應(yīng)用實例2中的3 A激光通道示例而言，典型的單個升壓電壓并不是最好的選擇。從整個系統(tǒng)的角度來看，采用解決方案3提高的效率為1.65%。
表4：應(yīng)用實例3的系統(tǒng)測試結(jié)果
總結(jié)：在本文的開頭部分，我們探討了汽車前照燈正在逐步發(fā)展為帶有激光功能或矩陣光束的LED燈。發(fā)生這種轉(zhuǎn)變有三重原因：節(jié)能、無眩光、擴(kuò)大照明范圍。如本文中所述，恩智浦汽車照明驅(qū)動IC基于對LCU設(shè)計和IC設(shè)計知識的深厚了解，以及世界一流的汽車A-BCD混合信號HV工藝 。旨在提供 靈活平臺化的LED汽車照明解決方案。
作者：李琛琳，恩智浦半導(dǎo)體，汽車固態(tài)照明高級應(yīng)用工程師
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