在當(dāng)今汽車行業(yè)的發(fā)展進(jìn)程中，照明系統(tǒng)的重要性日益凸顯。線性 LED 驅(qū)動芯片憑借其獨特的優(yōu)勢，越來越多地被應(yīng)用于汽車車身照明系統(tǒng)，尤其是在尾燈模塊的設(shè)計中表現(xiàn)出色。多年來，德州儀器（TI）一直致力于為汽車行業(yè)用戶提供極具競爭力的 LED 驅(qū)動解決方案，旨在構(gòu)建創(chuàng)新、可靠且經(jīng)濟高效的汽車照明系統(tǒng)。

LED 驅(qū)動電路的分類與原理

在具體使用 LED 時，驅(qū)動電路的選用至關(guān)重要。LED 驅(qū)動電路除了要滿足安全要求外，還需具備兩個基本功能。從能量來源的角度來看，LED 驅(qū)動電路總體上可分為兩類：一類是 AC/DC 轉(zhuǎn)換，其能量來源于交流電；另一類是 DC/DC 轉(zhuǎn)換，能量來自干電池、可充電電池、蓄電池等。而根據(jù) LED 驅(qū)動原理的不同，又可進(jìn)一步分為線性驅(qū)動電路和開關(guān)驅(qū)動電路。

TPS92633 - Q1：變革式的解決方案

在設(shè)計車身照明系統(tǒng)時，散熱和離板設(shè)計等問題常常困擾著設(shè)計者。TI 推出的 C 位產(chǎn)品 TPS92633 - Q1 為這些問題帶來了變革式的解決方案。該芯片一方面采用外部分流電阻來分擔(dān)熱量，另一方面支持 off - board binning resistor，這使得離板設(shè)計變得更加容易，極大地減輕了生產(chǎn)線端的壓力。此外，TPS92633 - Q1 還支持 4.5V - 40V 的電壓輸入范圍和三個通道輸出，每個通道的輸出電流高達(dá) 150mA。

卓越的散熱性能：外部分流電阻

在尾燈模塊的設(shè)計中，線性驅(qū)動芯片在散熱方面存在短板，通常難以支持較高的功率。為了避免出現(xiàn) “芯片過熱” 或 “系統(tǒng)過熱” 的問題，設(shè)計者往往只能依靠成本較高的大面積散熱設(shè)計來實現(xiàn)所需的輸出功率。而 TPS92633 - Q1 的一大亮點就是搭載了可以分擔(dān)熱量的外部分流電阻，這不僅改善了散熱性能，還降低了系統(tǒng)的物料清單（BOM）成本。

當(dāng)輸入電壓較低且接近 LED 所需的正向壓降時，默認(rèn)的電流源通道（綠色線路）輸出電流。而當(dāng)輸入電壓高于 LED 所需的正向壓降時，另外一路電阻通路（紅色線路）也會同時打開，分擔(dān)電流和功耗。

從不同輸入電壓下的輸出電流與功耗對比圖中可以看出，Itotal 是流向 LED 的總電流，等于流經(jīng) OUT 引腳和 Rres 引腳的電流之和。圖中黑線為系統(tǒng)總功耗，等于芯片和電阻的功耗之和。借助 Rres 的分流，芯片本身的功耗明顯降低，從而有效控制了熱量的產(chǎn)生。

TPS92633 - Q1 的熱測試結(jié)果表明，通常乘用車電池的電壓范圍為 9V 至 16V，汽車尾燈的環(huán)境溫度為 85°C。在這些條件下進(jìn)行模擬測試，當(dāng) Vin 為 16V 時，TPS92633 - Q1 借助分流電阻來分擔(dān)系統(tǒng)的熱量，可以支持 450mA 的電流，而沒有分流電阻的對照芯片在相同的環(huán)境溫度下則會直接觸發(fā)熱關(guān)斷保護。

便捷低成本的方案：Off - board Binning Resistor

在進(jìn)行離板設(shè)計時，由于 LED 生產(chǎn)工藝的限制，必須將 LED 板與芯片板匹配來統(tǒng)一 LED 的亮度，這是一個繁瑣且無法省略的步驟。即使是同一批次的 LED 產(chǎn)品，也會存在不同的 bins。用戶在購買整批 LED 后，仍需要通過 binning resistor 來設(shè)置不同 bins LED 的電流以統(tǒng)一亮度。

現(xiàn)有的解決方案中，考慮到芯片抗擾性，binning resistor 必須與驅(qū)動芯片放在同一塊板上，因此必須為不同的驅(qū)動芯片板設(shè)計不同的 binning resistor。為了將 LED 板與驅(qū)動芯片板匹配，需要使用條碼或二維碼進(jìn)行識別，這大大增加了設(shè)計復(fù)雜度與制造成本開銷。

而 TPS92633 - Q1 的另一亮點在于其 ICTRL 引腳支持 off - board binning resistor，這一設(shè)計完美地解決了上述難題。在制造過程中，可以直接將 binning resistor 放置在 LED 板上，這樣只需要設(shè)計一種驅(qū)動芯片板即可匹配所有 bins 的 LED 板，大大降低了制造成本。

此外，TPS92633 - Q1 還支持通過在 ICTRL 引腳連接 NTC 來實現(xiàn) thermal derating。當(dāng)溫度升高時，NTC 阻值會減小，RICTRL 上的電壓會降低，從而降低輸出電流以進(jìn)行過熱保護。

LED 驅(qū)動器相關(guān)知識拓展

LED 驅(qū)動器是驅(qū)動 LED 發(fā)光或 LED 模塊組件正常工作的電源調(diào)整電子器件。由于 LED PN 結(jié)的導(dǎo)通特性，它能適應(yīng)的電源電壓和電流變動范圍十分狹窄，稍有偏離就可能導(dǎo)致無法點亮 LED、發(fā)光效率嚴(yán)重降低、縮短使用壽命甚至燒毀芯片?，F(xiàn)行的工頻電源和常見的電池電源均不適合直接供給 LED，LED 驅(qū)動器則可以驅(qū)使 LED 在電壓或電流狀態(tài)下工作。

開關(guān)型驅(qū)動可以獲得良好的電流控制精度和較高的總體效率，應(yīng)用方式主要分為降壓式和升壓式兩大類。降壓式開關(guān)驅(qū)動適用于電源電壓高于 LED 的端電壓或者多個 LED 采用并聯(lián)驅(qū)動的情況；升壓式開關(guān)驅(qū)動則適用于電源電壓低于 LED 的端電壓或者多個 LED 采用串聯(lián)驅(qū)動的情況。

一般來說，隔離型驅(qū)動安全但效率較低，非隔離型驅(qū)動效率較高，應(yīng)根據(jù)實際使用要求進(jìn)行選擇。目前，設(shè)計一般的基本 LED 驅(qū)動器照明應(yīng)用相對簡單，但如果需要其他功能，如相位控制調(diào)光和功率因子校正（PFC），設(shè)計就會變得復(fù)雜。無功率因子校正功能的非調(diào)光 LED 驅(qū)動器通常包含一個離線式開關(guān)電源，用于在恒定電流下調(diào)節(jié)輸出。

LED 驅(qū)動器的后端架構(gòu)包含一個具有短路保護功能的電流調(diào)節(jié)電路?？梢岳镁€性調(diào)節(jié)電路實現(xiàn)這一目的，但這種方法效率低下，適用于低輸出電流，通常不會應(yīng)用到多級架構(gòu)中。替代方法是使用簡單的、具有電流回饋功能的降壓穩(wěn)壓器電路，以限制輸出電流超過期望的 LED 驅(qū)動電流，抵消總 LED 正向電壓隨溫度和器件容差的變化，并限制短路或其他故障條件下的電流，從而保護驅(qū)動器免遭損壞。

LED 驅(qū)動芯片實際上是一個 PWM 控制芯片，在組成電路正常工作后，通過檢測電阻上 LED 的電流得到的電壓反饋到芯片，控制內(nèi)部的 PWM 占空比，以適應(yīng) LED 自身特性變化引起的電流、電壓波動，使 LED 得到的電流保持恒定。

LED 驅(qū)動電源是將電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動 LED 發(fā)光的電壓轉(zhuǎn)換器。通常情況下，LED 驅(qū)動電源的輸入包括高壓工頻交流（即市電）、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流（如電子變壓器的輸出）等，而輸出則大多數(shù)為可隨 LED 正向壓降值變化而改變電壓的恒定電流源。