近期，Maxim Integrated汽車產(chǎn)品事業(yè)部業(yè)務(wù)管理總監(jiān)Tamer Kira接受了多家中國(guó)媒體的專訪，分享了Maxim最新的汽車照明技術(shù)以及解決方案。今天我們節(jié)選了精華部分，和大家一起分享。

汽車照明隨需而變

權(quán)威機(jī)構(gòu)的市場(chǎng)研究顯示，安全性與品牌效應(yīng)是提升LED在汽車前車燈平臺(tái)接受度的兩個(gè)主要因素。作為其獨(dú)特品牌標(biāo)識(shí)的一部分，OEM廠商正在為L(zhǎng)ED和矩陣照明設(shè)計(jì)引入高級(jí)安全管理等技術(shù)，例如無炫光遠(yuǎn)光燈。

Tamer Kira認(rèn)為，現(xiàn)在的汽車越來越大，功能越來越先進(jìn)，行駛速度也越來越快，因此需要采用更加時(shí)尚、優(yōu)雅、清潔、安全和可靠的LED照明方案，以便在降低CO2排放的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)10倍于傳統(tǒng)照明的反應(yīng)速度，并保證10,000小時(shí)的使用壽命。LED能夠支持的汽車照明應(yīng)用包括車內(nèi)、前燈照明、高級(jí)照明、后燈照明和功能照明。

但是，汽車要采用LED照明，對(duì)于設(shè)計(jì)者來說有許多挑戰(zhàn)需要解決，通?？蛻粢鎸?duì)的問題包括：空間、成本和設(shè)計(jì)復(fù)雜度；高功率應(yīng)用的效率（功耗、散熱）問題；平臺(tái)設(shè)計(jì)和可重用性；EMI抑制等。

如何應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)？Maxim給出的方案可以使問題迎刃而解。首先，Maxim方案采用獨(dú)特的芯片架構(gòu)，集成了多種特性，可以降低BOM成本，減小占用空間，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)；第二，采用同步整流模式和高性能柵極驅(qū)動(dòng)，利用先進(jìn)架構(gòu)和集成高效器件來解決高功率應(yīng)用的效率問題；第三，采用支持多種拓?fù)涞膯涡酒桨笇?shí)現(xiàn)易用性，利用平臺(tái)設(shè)計(jì)提高靈活性，實(shí)現(xiàn)可重復(fù)使用；最后，集成了擴(kuò)頻功能，可以實(shí)現(xiàn)低瞬態(tài)噪聲，降低了EMI。

(內(nèi)容節(jié)選自：PSD China/功率系統(tǒng)設(shè)計(jì))

先進(jìn)的LED照明系統(tǒng)為汽車智能化提供有力支撐

智能化是未來汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向，這一點(diǎn)已在行業(yè)內(nèi)達(dá)成共識(shí)。Tamer Kira提出，要實(shí)現(xiàn)真正的自動(dòng)駕駛，僅有單車的智能化是不行的，需要汽車智能化和網(wǎng)聯(lián)化的協(xié)同發(fā)展。以目前的市場(chǎng)形式看，為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，汽車上的攝像頭越來越多，車輛控制系統(tǒng)需要承擔(dān)的工作越來越繁重?，F(xiàn)在，LED照明在汽車中的普及率不斷攀升，一是因?yàn)長(zhǎng)ED具有低能耗、長(zhǎng)壽命、穿透力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，再就是LED照明在汽車智能化進(jìn)程中能夠發(fā)揮巨大作用。

Maxim關(guān)注汽車LED照明由來已久，積累了豐富的市場(chǎng)和產(chǎn)品經(jīng)驗(yàn)。Tamer Kira表示，LED照明在汽車上的變化非常明顯，它讓汽車的外觀看起來更亮麗更時(shí)尚，并且對(duì)節(jié)能、駕駛的安全性均有很大幫助。以安全性為例，LED燈的響應(yīng)時(shí)間很短，比傳統(tǒng)照明約快10 倍，相當(dāng)于留給車駕駛員更多的剎車反應(yīng)時(shí)間，如果按時(shí)速100公里的速度來計(jì)算，安全的剎車距離可以縮短6米。僅此一點(diǎn)，對(duì)未來的汽車自動(dòng)駕駛而言，就是一個(gè)了不起的貢獻(xiàn)。

與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)相比，LED照明擁有更節(jié)能、更低的碳排放，更長(zhǎng)的使用壽命等特點(diǎn)。目前，市場(chǎng)上的汽車照明方案主要有兩種，一種是由分立器件搭建的方案，另一種是集成方案。集成方案很好地解決了空間、設(shè)計(jì)復(fù)雜度、EMI等難題。尤其是從散熱角度考慮，集成方案可以把開關(guān)矩陣管理器中MOS管的導(dǎo)通電阻降到最低，而轉(zhuǎn)換效率大幅提升，降低了整體功耗。

盡管LED陣列前燈增強(qiáng)了安全性，但由于其復(fù)雜度和高成本，一度只能作為高端汽車行業(yè)的專屬。Maxim的MAX20092恰好是順應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)的汽車平臺(tái)LED照明方案，它一方面解決了LED照明面臨的諸多挑戰(zhàn)，本身具備的管理功能還能為日益繁忙的汽車控制系統(tǒng)分憂，從而釋放出更多MCU的效能，助力汽車智能化的實(shí)現(xiàn)。

(內(nèi)容節(jié)選自：CEM/中國(guó)電子商情)

做好陣列管理很關(guān)鍵

高度集成，單芯片升壓降壓實(shí)現(xiàn)無縫切換

將多種功能集成是未來芯片設(shè)計(jì)的一大趨勢(shì)，集成化的優(yōu)勢(shì)在于單顆芯片就可以完成多種功能，工程師不需要附加其它電路，從而降低BOM成本。在汽車系統(tǒng)中必須要有升降壓功能，傳統(tǒng)方式是由升壓芯片和降壓芯片分別完成，而Maxim將這兩種拓?fù)浼稍谝活w芯片上。

當(dāng)然這種集成方案有些公司也可以實(shí)現(xiàn)，所不同的是，他們的方案在升壓和降壓之間轉(zhuǎn)換時(shí)候需要經(jīng)過一個(gè)中間狀態(tài)，會(huì)引起較大的電壓跌落，而Maxim的方案可以在升壓和降壓之間進(jìn)行無縫切換，因此輸出電壓更為穩(wěn)定。Tamer Kira以MAX20092為例解釋，“當(dāng)LED數(shù)量比較多時(shí)，需要的電壓比較高，可以采用升壓方案，當(dāng)電壓很低時(shí)可以采用降壓方案，MAX20092可以支持1-4串LED，可以用Buck/Bootst升降壓滿足不同的LED數(shù)量配置，靈活性更大，滿足可重用的需求?！?/p>

窄頻率快速響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)更低EMI

汽車在行駛過程中，車燈能否準(zhǔn)確實(shí)時(shí)發(fā)出信號(hào)關(guān)乎車主安全，因此實(shí)時(shí)監(jiān)控車燈故障是確保行駛安全的重要環(huán)節(jié)。MAX20092可以廣泛應(yīng)用于車頭燈、轉(zhuǎn)向燈等矩陣LED照明管理模塊，如下圖所示，汽車的電池電壓12V伏，通過MAX16990/2升到60V，然后通過MAX20096降壓，給LED矩陣提供合適的電壓。MAX20092具有先進(jìn)的故障保護(hù)功能以及開路、短路及斷線LED檢測(cè)管理，從而確保行車安全。

如果想進(jìn)行多個(gè)LED燈管理，以前需要MCU通過SPI總線逐個(gè)控制，如果切換頻繁會(huì)加大總線壓力，而MAX20092內(nèi)部集成了12路開關(guān)矩陣，可以通過12路開關(guān)分別控制開關(guān)上連接的LED，而且每一個(gè)開關(guān)都可以單獨(dú)控制。Tamer Kira介紹單獨(dú)管理的優(yōu)勢(shì)在于，“當(dāng)系統(tǒng)從點(diǎn)亮1個(gè)LED燈切換到點(diǎn)亮12個(gè)LED燈時(shí)，可以通過MAX20092控制。如果點(diǎn)亮一個(gè)LED燈需要4V電壓，點(diǎn)亮12個(gè)LED需要升高到48V電壓，MAX20096的新控制架構(gòu)可以快速響應(yīng)，這樣的快速響應(yīng)開關(guān)頻率變化非常窄，同類的產(chǎn)品從4V到48V轉(zhuǎn)壓輸出的開關(guān)頻率變化范圍很大，很難做到濾波，因此EMI非常大，我們既需要快速響應(yīng)，還需要在這個(gè)響應(yīng)時(shí)間內(nèi)保證開關(guān)頻率變化范圍非常窄，從而做到更低的EMI干擾，MAX20096的擺率控制可降低EMI及噪音。另外，MAX20092還采用了低至70毫歐的RDS_ON支持高達(dá)1.5A的LED電流驅(qū)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)低功耗、高效率。 ”

多個(gè)器件并聯(lián)工作，實(shí)現(xiàn)大型像素陣列控制

一個(gè)MAX20092可以控制12個(gè)LED燈，如果需要多組是否可以并聯(lián)多個(gè)MAX20092？ Tamer Kira 分析，“MAX20092可并行連接多達(dá)27個(gè)MAX20092器件，無需菊鏈，管理多達(dá)324個(gè)LED的大型像素陣列；允許設(shè)計(jì)者為每個(gè)IC配置1(串)x 12只串聯(lián)開關(guān)、2(串)x 6只串聯(lián)開關(guān)，以及4(串)x 3只串聯(lián)開關(guān)，可以看到，在同一SPI總線上可以實(shí)現(xiàn)多組LED控制，OME廠商可以靈活地增加或者減少模塊的數(shù)量，從而滿足不同汽車廠商的差異化需求?！?/p>

此外，Maxim同時(shí)推出MAX20096 和 MAX20097雙通道、同步buck高亮度LED控制器，與MAX20092協(xié)同工作，幫助設(shè)計(jì)者改進(jìn)LED照明的瞬態(tài)響應(yīng)。MAX20096和MAX20097可實(shí)現(xiàn)超快瞬態(tài)響應(yīng)，具有與Maxim獨(dú)有的平均電流模式控制實(shí)現(xiàn)接近固定的頻率，使EMI降至最低，并支持可靠的高性能設(shè)計(jì)。

(內(nèi)容節(jié)選自：EEFOCUS/與非網(wǎng))

難點(diǎn)重重，見招拆招

安全與品牌差異化是提升LED在汽車前車燈平臺(tái)接受度的兩個(gè)主要因素，目前該方案的年增長(zhǎng)率為30%。作為其獨(dú)特品牌標(biāo)識(shí)的一部分，OEM廠商正在為L(zhǎng)ED和矩陣照明設(shè)計(jì)引入高級(jí)安全管理，例如無炫光遠(yuǎn)光燈。然而，LED照明設(shè)計(jì)者也面臨著功耗、散熱、設(shè)計(jì)復(fù)雜度不斷增加的挑戰(zhàn)。LED成本雖然低廉但是它的設(shè)計(jì)技術(shù)門檻要明顯高于其他類型的車燈。據(jù)Tamer介紹：車廠設(shè)計(jì)所面臨的挑戰(zhàn)是平臺(tái)設(shè)計(jì)的靈活性，平臺(tái)能不能重復(fù)使用做一下差異化設(shè)計(jì)是當(dāng)下面臨的問題，而且EMI（電磁干擾）是汽車設(shè)計(jì)的重中之重。

在空間和成本還有設(shè)計(jì)的復(fù)雜度方面，美信的芯片設(shè)計(jì)不斷趨于小型化、集成功能也越來越多，可以把多個(gè)功能集成到同一個(gè)芯片上。其次，同步開關(guān)管可以集成到芯片內(nèi)部，這樣就可以減少PCB上的元器件數(shù)量，從而減小空間?？梢哉f芯片架構(gòu)優(yōu)化是美信一直以來的優(yōu)勢(shì)所在。

高壓同步整流是一次大膽的嘗試

大功率應(yīng)用效率問題上，美信的LED電源芯片采用同步整流的方式，同步整流的導(dǎo)通電阻比原來使用的二級(jí)管小很多，這對(duì)減少發(fā)熱和提升效率都是一個(gè)幫助，在業(yè)界高壓同步整流存在較高的技術(shù)難點(diǎn)，美信能夠做到此技術(shù)可以說是相當(dāng)不易，利用高壓同步整流架構(gòu)可以大大提升整體效率，據(jù)了解美信的MAX 20096就可以支持到56伏電壓。

在高性能方面，美信也是將芯片做到更小、更有利產(chǎn)品性能的優(yōu)化。除此之外，美信提供單顆芯片可以支持多種架構(gòu)，只要外部搭配不同的電路就可以實(shí)現(xiàn)同一顆芯片有不同的功能，這樣很大程度簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，也為OEM廠商提供豐富的應(yīng)用性。為了更好的抑制，美信在汽車電子芯片上集成了擴(kuò)頻技術(shù)，開關(guān)頻率在一個(gè)很窄的空間發(fā)生移動(dòng)和變化，可以減少諧波的干擾和能量。

雙Buck架構(gòu)是亮點(diǎn)

此次美信同時(shí)推出了雙路Buck控制器，這個(gè)詞聽起來有些陌生。以MAX20096為例，當(dāng)汽車電池端的12伏要升到60伏的應(yīng)用時(shí)，通過雙路Buck降壓為L(zhǎng)ED提供一個(gè)合適的電壓。美信的MAX20092內(nèi)部集成了十二路開關(guān)，可分別控制每個(gè)開關(guān)上連接的LED，每一個(gè)開關(guān)可以單獨(dú)控制開、關(guān)狀態(tài)，這就會(huì)有不同的效果。其他公司做Buck-Boost的時(shí)候必須要有一個(gè)中間狀態(tài)，切換的效率就會(huì)降下來，帶載能力也會(huì)隨之變低，但美信的Buck-Boost屬于無縫切換，通過開關(guān)切到Buck或者Boost狀態(tài)，這種快速切換可以讓用戶感覺不到內(nèi)部的這種變化。此外，MAX20092可以多個(gè)器件并聯(lián)使用，在同一SPI總線上實(shí)現(xiàn)多片并聯(lián)，對(duì)于OEM廠商來說增加了設(shè)計(jì)的靈活性和應(yīng)用性以及在多個(gè)模塊上都可以靈活方便的進(jìn)行選擇。

美信的最新MAX20096和MAX200097雙路Buck LED控制器都具有同步整流架構(gòu)，超快的瞬態(tài)響應(yīng)是它們的另一大優(yōu)勢(shì)，不管對(duì)EMI還是負(fù)載的響應(yīng)速度或者是提供負(fù)載的能力都有所幫助；此外，雙路Buck開關(guān)頻率可以進(jìn)行180°相移，這樣可以降低EMI干擾。