在當(dāng)今的現(xiàn)代汽車領(lǐng)域，眾多電子控制單元（ECU）承擔(dān)著控制各種汽車功能的重任，涵蓋發(fā)動(dòng)機(jī)管理、傳動(dòng)控制、制動(dòng)系統(tǒng)以及信息娛樂系統(tǒng)等多個(gè)方面。通常情況下，每個(gè) ECU 都會(huì)配備專屬的微控制器（MCU），這無疑增加了汽車電氣架構(gòu)的整體復(fù)雜性和成本。就拿車燈來說，前后左右的車燈往往都有各自獨(dú)立的 ECU。特別是在一些高端車型中，部分車燈包含成百上千個(gè)像素，或者燈體由多塊分散的印刷電路板（PCB）組成。從市場(chǎng)上現(xiàn)有的大量量產(chǎn)的 LED 驅(qū)動(dòng)解決方案來看，為了提升系統(tǒng)的可靠性、通訊速度以及電磁兼容（EMC）性能，每個(gè)燈板都需要使用一片 MCU 作為控制的轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)。

本文將以英飛凌的 TLD7002 - 16ES 為例，詳細(xì)闡述一種運(yùn)用 UART OVER CAN 通訊接口來降低成本并提升 EMC 性能的解決方案。TLD7002 - 16ES 是一款功能強(qiáng)大的 16 通道汽車 LED 恒流源驅(qū)動(dòng)芯片，具備全面的保護(hù)和診斷功能，支持高達(dá) 2M 通訊速率的 UART OVRE CAN。它主要用于控制達(dá) 76.5 mA 電流的 LED，作為線性電流 sink（LCS）發(fā)揮作用。通過并聯(lián)電源輸出級(jí)，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的負(fù)載電流。每個(gè)獨(dú)立的電源輸出級(jí)都配置了存儲(chǔ)在 OTP 中的 6 位電流設(shè)置值，并且可以設(shè)置 16 個(gè)獨(dú)立的 PWM 配置。其高速照明接口可用于設(shè)備 OTP 編程、配置、控制和診斷反饋。值得一提的是，該芯片可以直接驅(qū)動(dòng)多像素 LED，從而省去燈板上額外的 MCU。

此外，TLD7002 - 16ES 還能充當(dāng)網(wǎng)關(guān)，用于控制其他外置 LED 驅(qū)動(dòng)，例如英飛凌 LITIX Basic + 家族的線性恒流源或者 LITIX Power 的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器。在不增加額外 MCU 的基礎(chǔ)上，它可以沿用現(xiàn)有的方案，甚至減少 UART OVER CAN 線性 LED 驅(qū)動(dòng)芯片的數(shù)量，以支持更高的系統(tǒng)輸出電流，進(jìn)而有效優(yōu)化系統(tǒng)成本。

基于 TLD7002 - 16ES 的網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)具有諸多優(yōu)勢(shì)。它是一款具有 HSLI 接口（CAN OVER UART）的智能 16 通道 LED 驅(qū)動(dòng)器。在英飛凌的參考設(shè)計(jì)中，該芯片作為網(wǎng)關(guān)控制多個(gè)外部 LED 驅(qū)動(dòng)器。通過將 UART over CAN 接口引入現(xiàn)有的 LED 驅(qū)動(dòng)器，能夠從 LED 驅(qū)動(dòng)器單元中刪除微控制器，增加 TLD7002 - 16ES 的電流能力（通道數(shù)和電流），并通過在多個(gè) LED 驅(qū)動(dòng)器上分配熱量來改善熱管理。

圖 1 TLD7002 - 16ES 網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)范例

在使用 TLD7002 - 16ES 作為網(wǎng)關(guān)控制外部 LED 驅(qū)動(dòng)器時(shí)，需要特定的連接方式。TLD7002 - 16ES 的 OUTn 通道提供 PWM 信號(hào)給外部 LED 驅(qū)動(dòng)器，診斷則基于外部 LED 驅(qū)動(dòng)器的 Fault/ERR 引腳。當(dāng)多個(gè)線性電流源連接到單個(gè) PWM 輸出，并且 Fault 引腳收集到一個(gè) TLD7002 - 16ES 輸出時(shí)，TLD7002 - 16ES 的總輸出通道使用量可以減少一半。

圖 2 外部的 LED 驅(qū)動(dòng)和 TLD7002 - 16ES 的臨近的 2 個(gè)通道連接

基于 TLD7002 - 16ES 的網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)還有一些要點(diǎn)需要注意。例如，使用 TLD7002 - 16ES 產(chǎn)生 PWM 時(shí)，由于它是低側(cè)開漏電流沉，生成的 PWM 是反向的。為避免在外部 LED 驅(qū)動(dòng)器輸出端產(chǎn)生非期望的毛刺，更優(yōu)的方法是在 TLD7002 - 16ES 拉電流時(shí)產(chǎn)生高電平 PWM。PWM 信號(hào)的反向可以通過使用一個(gè)簡(jiǎn)單的 BJT 晶體管來實(shí)現(xiàn)。

圖 3 TLD7002 - 16ES PWM 信號(hào)整形

同時(shí)，使用單個(gè) TLD7002 - 16ES 引腳和簡(jiǎn)單的粘合邏輯電路，可以執(zhí)行 PWM 并檢索外部 LED 驅(qū)動(dòng)器的診斷信息。該電路能在外部 LED 驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)故障時(shí)，生成相應(yīng)的故障信號(hào)。

圖 4 粘合邏輯以提供 PWM 并監(jiān)控故障引腳

在網(wǎng)關(guān)控制 LED 驅(qū)動(dòng)器的診斷方面，也有一些小技巧。對(duì)于指令應(yīng)用程序，如 BCM，要檢測(cè)外部 LED 驅(qū)動(dòng)器通道中的故障，可利用 TLD7002 - 16ES 的診斷功能，通過外部粘合邏輯觸發(fā)其警告標(biāo)志。

在網(wǎng)關(guān)通道上的 PWM 順序和相移方面，網(wǎng)關(guān) DIAG 和 PWM 通道必須遵守適當(dāng)?shù)恼伎毡取＠?，在特定的通道設(shè)置中，啟用或禁用相移會(huì)對(duì)占空比產(chǎn)生不同的影響。

圖 5 TLD7002 - 16ES 網(wǎng)關(guān)通道時(shí)序：PWM 產(chǎn)生和診斷采樣

TLD7002 - 16ES 還可以驅(qū)動(dòng)外部的 LITIX Basic + 線性芯片來實(shí)現(xiàn)擴(kuò)流。例如，TLD2331 - 3EP 與 TLD7002 - 16ES 以特定方式連接，可實(shí)現(xiàn)高精度的電流調(diào)節(jié)和出色的動(dòng)畫效果；TLD1173 - 1ET 與 TLD7002 - 16ES 也有相應(yīng)的連接方式。

圖 6 驅(qū)動(dòng)外部線性恒流源 TLD2331 - 3EP

圖 7 驅(qū)動(dòng)單通道低邊線性恒流源芯片 TLD1173 - 1ET

在網(wǎng)關(guān)應(yīng)用 OTP 配置方面，有一系列的設(shè)置要點(diǎn)，如將診斷輸出組設(shè)置為 VLED，設(shè)置 VFWD_WRN 閾值，配置診斷去抖動(dòng)等。這些設(shè)置能夠減少虛假錯(cuò)誤檢測(cè)，降低占空比。