[原创] 仅用1枚芯片能干什么？
2020-04-04
14:00:35
来源: 半导体行业观察
如果你经常关注车载灯领域的动态，那么一定知道，目前由于LED灯本身的长寿命并且可高密度安装的特点，使LED灯在车灯领域应用非常迅速。以往的LED灯电路板通过在电路板上安装大量的电子元器件，车载LED灯实现了多样化的设计以及更高性能的要求。但是渐渐地，客户已经不满足于这样的现状，对于可维护性方面的要求开始日益出现，所以像LED灯泡一样容易更换的插座型LED灯开始登场。
但插座型LED灯还面临两大难题，首先是由于插座型本身的体积限制，所以它的小型化必然会造成客户设计的时候灵活性受限。其次是由于插座的电路板面积很小，也就是说PCB板的面积非常小，因此无法装下足够的元器件，致使在电池电压欠压的时候LED灯会熄灭，这样对周围的行车安全就造成了相当大的隐患。
针对这些难点，罗姆公司推出了业界首创的LED驱动器BD18336NUF-M，它最大的亮点是
当车载电池欠压的时候，仅仅通过一枚芯片的方案就可以实现安全亮灯
，它有助于日行灯、位置灯等最新型的插座型LED灯的小型化设计。1枚芯片竟能实现如此大的功能？让我们听罗姆半导体（上海）有限公司技术中心产品应用经理葛家明娓娓道来！
罗姆半导体（上海）有限公司技术中心产品应用经理葛家明
在介绍此次新产品之前，让我们先来了解下什么是LED驱动器IC？LED驱动器IC是针对不稳定的输入电压，具有为LED提供恒定的电路，并控制为恒定（可调）亮度的功能的IC。
例如车载LED驱动器上的应用，主要有车身和车内照明两方面的应用。其中车身照明包括了前照灯、日行灯、尾灯、转向灯，而室内照明大体上是汽车音响、导航、空调面板、RGB氛围灯以及仪表盘警告灯的应用。而在这两方面，罗姆都有相关IC的布局。可以说，罗姆可以控制一个汽车所有的灯光！
罗姆在电源技术领域大致可以分为三个方面，DC/DC、AC/DC技术，线性的LDO技术以及LED驱动器的技术。通过这些可用于汽车的电源电路核心技术，罗姆为小型化和设计简化而贡献力量。
从70~80年代的音响/视频播放器到90年代手机/电视等消费类电子设备，再到如今热门的车载产品，罗姆面向这些广泛的应用领域一直在进行相关的IC产品开发。数十年的深耕和努力，使得罗姆目前已拥有全球顶尖的技术储备。与同行业相比，罗姆在相关的单项专利的最高得分，以及现有全部LED技术专利的总分，还有专利数量，这三个方面罗姆都处于领先地位。
图注：横轴专利最高得分代表拥有的全部LED驱动器专利中，得分最高的1件专利的分值；纵轴代表拥有的全部LED驱动器专利的总分；图中源的大小代表专利件数；
不止如此，在客户要求越来越苛刻的汽车功能安全方面，罗姆在2018年3月21日也已经通过TUV Rheinland的认证，正式取得了ISO 26262的流程认证。
目前罗姆的LED驱动器IC产品可向全球进行供货，而且年出货量达2亿片左右，其中车载领域出货量最多，每年出货1.4亿片，在消费类电子领域有0.6亿片。
罗姆此次推出的BD18336NUF-M是一颗单通道的线性LED驱动器，它的输入电压在5.5V-20V的区间，基本上涵盖了车载电池工况的电压范围，耐压为42V，最大的输出电流在直流模式下是400mA，在Duty 50%这样一个带节拍的工况下可以达到600mA，工作温度完全符合车规级，在负40度~150度之间。另外，这颗IC本身是一个超小型的封装，VSON、3.0mm×3.0mm、厚度是1mm。
那么BD18336NUF-M是如何做到仅用1枚芯片即可实现车载电池欠压时的安全亮灯的？这主要就是欠压时电流旁路功能的作用。
插座型的LED灯目前市场上主流的要求是最多三颗灯的情况。以这个为例，葛家明为大家介绍了其工作原理：如上图所示，罗姆在芯片的外围配置了三枚电阻来监测电池电压。当电池电压在13V的正常工作状态下，恒流的LED驱动器BD18336NUF-M可以正常的输出电流，去保证负载三颗LED灯的点亮。但是当车载电池电压向下跌落，比如说在9V以下的欠压状态的时候，芯片内置的电流旁路的电路开始启动，可以去旁路负载中最下面一颗LED，保证剩余的两颗LED灯以客户期望的亮度实现点亮状态。
因此，搭载了BD18336NUF-M的设计方案可实现在即使车载电池电压下降到9V，也可始终保持插座型LED灯模组的30%以上的亮度。
需要说明的是，当电流旁路的电路开始启动的过程中，减电时的红色电路曲线是在线性的上升过程（如下图），也就是意味着外围被旁路的LED3会出现逐渐熄灭的状态，整个过程是一个线性控制的方式，从电池电压充分时的三颗灯点灯，到欠压状态下两颗灯这样的切换是平滑平稳的一个过程，不会出现灯闪的现象。
除了安全亮灯以外，BD18336NUF-M还有一个很大的特点，那就是其
PCB板安装面积与以往产品比较，减小约30%。
以往的产品如果要想实现欠压工况下电流旁路功能，除了常规搭载的线性LED驱动器以外，还需要额外在PCB板上配置一些分立元器件，例如二三极管、电阻甚至是比较器IC，这样总的元器件数目在21个左右，总的PCB板的安装面积在83平方毫米。采用本次新产品BD18336NUF-M以后，元器件数目可以减少7个，总的安装面积可以控制在60平方毫米之内，这样就比以往的设计方案差不多节约了30%的安装面积，可以很容易的安装在10mm×10mm插座型很细小的PCB板上。
在LED灯色上，罗姆也做了充分的考虑。新产品BD18336NUF-M除了传统的黄光和红光以外，还适合应用于包含高亮度的白光LED在内的所有的LED灯色。葛家明讲到，我们都知道，白光的LED功率相对而言会较大一些，它会有温升高的情况，所以我们的芯片内部已经搭载了一个过温降额的功能，可以仅仅通过在外围配置一颗热敏电阻器，就可以使得输出的电流实现降额的功能。
如下图所示，比如说100k欧姆的热敏电阻器可以在110度的温度左右开始降额，47k欧姆的热敏电阻可以在85度的温度开始实现电流降额，这就大大扩展了产品的应用范围，除了传统的红光和黄光一些尾灯和位置灯的应用之外，也可以用在我们之前提到的目标应用，日行灯以及雾灯这样的白光LED的应用场合。
罗姆还于此前推出了非常适用于两轮电动车尾灯的LED驱动器“BD183x7EFV-M”。这是一颗4通道的线性LED驱动器，它的最大输出电流每通道在150毫安，其主要的功能是
内置了独有的热分散电路和LED的单路控制功能
，以及其它常用的开短路保护功能以及诊断功能。此LED驱动器的目标主要是在尾灯、位置灯、雾灯以及转向灯一些常规的应用场合。它实现了仅用1枚芯片即可满足两轮电动车尾灯所要求的功能！
优点一：它内置了一个独有的热分散电路
，这样可以通过本身芯片自带的4通道线性输出，实现了客户设计的小型化，而且由于以往的设计例如在四路LED驱动的时候需要在每个通道上都进行相关的热设计工作，而BD183x7EFV-M产品减少了热设计工时，客户只需要在电池侧输入的地方做一次的热设计考虑就可以达到这样的目的，减少了模块成本的情况。
优点二：BD183x7EFV-M可以实现LED在异常工况下整灯模组LED关闭模式的控制。
我们知道由于在欧洲市场以及在日韩亚太市场对异常工况下的法规要求是有些差别的，比如说对负载LED断线的情况，在欧洲市场要求统一关闭所有的LED灯，也就是在客户那边经常听到“一灭全灭”的功能，但是亚太市场的要求是异常工况的LED灯使它关闭，其它几路正常的LED灯依旧保持亮灯的状态。BD183x7EFV-M由于搭载了一个模式选择的Pin MSET1的管脚，可以通过它的配置同时满足两个市场法规的要求，这样就可在仅1枚LED驱动器即可支持在各个国家的机型上做进一步扩展。
“此次推出的LED驱动器BD18336NUF-M其实早在2019年12月份就已经向我们的目标客户进行样品供货，正式的量产是在今年7月份”，葛家明谈到。随着越来越多的客户对可维护性市场需求的加大，葛家明相信，在世界范围内的车灯厂家都会开始普及这样的插座型LED设计，在不久的将来就会有这样量产车型的出现。
*免责声明：本文由作者原创。文章内容系作者个人观点，半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点，不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持，如果有任何异议，欢迎联系半导体行业观察。
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