秦天鶴 發表於 2019-09-23 08:53:33
在前一篇中提到，如果LED燈珠在其額定參數範圍內及有良好散熱的情況下使用，LED的使用壽命可以很長。下面以尾燈模塊（位置燈和剎車燈）為例，在簡化模塊設計的前提下，如何給LED提供一個正常穩定持續的工作環境，以及當燈珠或燈串出現故障時，診斷保護和故障報錯如何發揮作用。
1．恆流工作設定
在車載12伏系統中，通常電子模塊輸入電壓範圍大約在9-16伏。在這個相對比較寬泛電壓範圍內，與前置使用恆壓晶片的方案不同的是，使用線性恆流源驅動LED時，需要考慮在額定輸出電流情況下，最高輸入電壓時，線性驅動晶片上可以承受的最大功率。
圖1是一個使用線性恆流源驅動，組成位置燈和剎車燈共用部分的結構。
圖1 線性恆流源驅動：位置燈和剎車燈共用部分組成結構
2．調光
尾燈模塊中，當剎車燈和位置燈復用LED時，需要用到調光功能。
調光分為模擬調光和數字調光。
模擬調光：通過改變通過LED上的電流值來調節光源的亮度。
數字調光：PWM佔空比調光，即通過改變LED上的電流通斷時間來調節光源的亮度。
尾燈中常用數字調光，相對模擬調光來說，數字調光精度更容易控制，而且LED的發光不容易產生色偏。
由於剎車燈和位置燈復用，在尾燈模塊中通常需要使用兩種數字調光的佔空比。這時PWM信號可以有兩種來源：一種是來自外部BCM信號，另一種是尾燈模塊中有產生PWM信號的器件。
有些驅動晶片（Basic和Basic+部分產品，英飛凌線性電流源系列）集成了PWM發生器，無需為產生 PWM 信號而增加微控制器或信號發生器。並且可以提供兩種佔空比來實現剎車燈和位置燈復用功能。如圖1所示。當尾燈模塊中需要多個相同的PWM邏輯時，只使用一片帶有PWM發生器的驅動晶片輸出端，可以為級聯的多片驅動提供PWM信號輸入，達到在最大程度上簡化系統設計的目的。
3．診斷功能
LED燈珠常見故障模式包括開路和短路兩種模式。當幾個LED串聯使用時，故障模式包括開路，整串短路，以及單顆LED短路。
大部分情況下，開路是佔到LED 故障模式的80%，短路發生佔比一般較小。
開路檢測
線性恆流源驅動晶片通常採用對比供電電壓和輸出電壓的壓差方法來檢測是否發生開路。
當檢測有開路發生時，可以做報錯，也可以做N-1功能（關閉同功能組的其他LED燈串）。
整串短路
當驅動晶片檢測到輸出電壓低於短路電平閾值以下時，會關掉該路輸出，達到保護晶片和PCB電路板的目的。
單顆短路
單個短路的情形相對上面兩種診斷來說難度更大一些。舉例，當三顆LED串聯情況下，其中一顆發生短路時的檢測方法如下。
Basic+系列提供的方式是，以獨立的管腳連接電阻設定一個參考電壓，這個參考電壓設定應該在兩顆LED工作時的最大輸出電壓和三顆LED工作的最小輸出電壓之間。當發生單顆短路時，使用和整串開路/短路不同的故障處理方式，以便和這兩種故障加以區分。
4．保護功能
過溫保護
當驅動晶片和LED布置在同一塊PCB板上時，為了防止由於LED或者驅動晶片本身的過熱帶來的溫升，晶片集成限制輸出電流功能，以達到最終限制LED和驅動晶片的發熱情況。當驅動 晶片結溫接近最高溫度前，逐步減小輸出電流直到零安倍。當結溫下降後，輸出功能可自動恢復。這其中也包括了過載情況的保護。
圖2 高結溫時輸出電流降低曲線示意圖
5．故障處理
整車中尾燈模塊的電源上電和控制信號均來自於BCM，當尾燈運行時，如果發生故障時，報錯的反饋信息也是發送給BCM, 不同的BCM要求的報錯處理機制可能不盡相同。所以當尾燈模塊出現上述提到的情況， 會有以下不同的處理方式。
開路或整串短路時
報錯後不關閉輸出
報錯後關閉輸出
報錯後延時關閉輸出
單顆LED短路時
報錯後不關閉輸出
報錯，延時重試，如錯誤持續，則延時關閉輸出，如錯誤消失則恢復輸出。
報錯後延時關閉輸出，報錯信息自鎖，驅動晶片相應管腳需要重置後，恢復輸出。
BCM可以根據相關的報錯信息，區別不同的故障情況，對不同功能燈做相應後續處理。
上述故障處理方式的不同組合，可以簡化模塊設計，使設計適應OEM的各種不同需求。
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