德州仪器汽车应用精华参考设计分享 第一弹！

对于汽车照明，说点看法，在现阶段，车灯外观以及使用质量依然受到车灯起雾这一问题的影响。车灯配光镜上覆盖了遇冷凝结的水蒸气，导致照明效果受到严重削弱，车灯外观也因此而显得不甚美观，同时起雾后产生露珠会导致车灯内产生难以排出的积水，对其线路安全以及灯泡使用寿命产生不良影响。除此之外，车灯透镜以及反射镜表层在水蒸气长期侵蚀下会出现材料受损现象，导致车灯材料老化以及形变加速，其光学效果也受到破坏。

希望在以后车灯设计过程，尤其是高档车，可以加入温度感知系统，并能够将里面的蒸汽烘干。

        对于所给出的12项参考设计，最感兴趣的是“16通道有源电池平衡参考设计”以及“基于分流的汽车±500A高精度电流感应”。随着国家对于新能源汽车支持力度的加大，今后新能源汽车将是汽车行业发展的新 方向。在新能源汽车中电动汽车占有很大的比例，在电动汽车中电池系统应该是电动汽车中能源供给的心脏。它的性能将直接影响着汽车的综合性能以及最主要的动力性能，所谓电池是电动汽车的关键。好的电池动力强劲、续航能力长能给驾驶者带来完美操控体验，但电池的寿命也直接影响着汽车运行成本，一款好的电池还要有一套完美的充、放电检测、保护设备对其精心“伺候”才能将电池的性能发挥到极致。TI的“16通道有源电池平衡参考设计”以及“基于分流的汽车±500A高精度电流感应”正是这样一套贴心的“伺候”电池的“专家”。“16通道有源电池平衡参考设计”中采用了TI的BQ76PL455A-Q1芯片，将它的高度集成和高精度与双向直流-直流电池平衡器结合起来，从而为大容量电池组提供了高性能电池管理解决方案，可在高达5A的电流下根据所需充电或放电，并且还可将模块堆叠至1300V。再有“基于分流的汽车±500A高精度电流感应”的参考设计提供了0.2% FSR的精度，适用于±500A高侧及低侧电流传感，工作温度范围更是提高到-40°C 至125°C的宽温，并针对温度和非线性进行补偿。在应用中可将这两款参考设计相结合对电动汽车电池系统时行精确的充、放电采样，将电池的性能压榨到最终一刻。

汽车的照明技术从以前主流的氙气灯、卤素灯，到现在常见的日间行车LED灯，都体现了科技的飞速发展。LED灯尺寸小，可组成丰富的形状和线条变化，对提升车灯辨识度起到很大作用，大多应用在汽车的前照灯系统上，对改善汽车整体外观起到积极作用。但是这些照明技术的发展离不开电路这个载体。看了TI提供的照明方案，更加印证了LED灯在未来的应用会更加广泛。TIDA-01382 参考设计的特点很突出：不需要MCU即可实现热折返特性，这对节省成本和研发时间很有用。对于热折返特性，经过了解，它可以减少LED故障，避免因过热导致LED寿命缩减，拥有这个特性将提高电路设计及LED灯使用的可靠性。同时，这个方案上还提供了电磁干扰 (EMI) 滤波、电磁兼容 (EMC) 滤波等参考设计，对汽车上的应用提供了安全保障。感谢TI及工程师提供的这些原理图、设计指南及设计文件的参考，对汽车照明的开发和应用提供了很大的帮助。

夜间行车就靠照明了，但是晚间车祸也是出的很多，特别是开远光灯的，又有行人，如果能够在看到人之前，就有传感器探明前方的行人，那应该会减少很多事故。

    温度是汽车照明中的一大问题，如果在产品设计中不加以考虑，可能会缩短LED寿命并损坏LED，通常情况下我们可以添加温度传感器和MCU来做成一个闭环控制，这个可以很好的解决温度过高的问题，但是这样产品的成本无疑就大大提高了，而且原件越多产品越容易出问题。在新的参考设计TIDA-01382 中就避免了上述不足之处，省下了MCU的成本，而且产品设计更加稳定与可靠，在汽车电子方面，这点是尤为重要的。对于开发者来说，更少的时间更优的产品也是极好的。

PS：期待第二弹

TIDA-00159 适用于具有 eCall 系统的车辆，当车辆发生事故时向紧急服务中心拨打电话，提高车辆的安全性性能。TI具有完整的参考设计，客户可加快 eCall 系统的研发设计。并且该设备是个稳定可靠的低成本设计方案，支持汽车电池运行，也支持备用电池运行

• LED照明节能和寿命长的巨大潜力优势，现已成为大多数照明应用的首选，在高品质、高能效的产品和解决方案组合中有非常多的选择：

  针对可以在分散式前车灯模块中容纳各种 LED 配置的高灵活性解决方案的需求

  对于驾驶员和汽车制造商来说，知道 LED 何时烧坏是一项重要的诊断特性；

  高功能，高节能。

• HID的亮度比一般卤素灯亮三倍以上，但耗电量仅为卤素灯的50％，且寿命为一般卤素灯的五倍以上。使用HlD灯能更清楚且快速地看到路标及前方来物，使路况更清楚，大幅增加自身及行人的安全。如果您细心的话，仔细观察一下那些“原厂原装”的HID车头灯，它们够亮、够白，却不会有“远光灯效应”，很受驾驶者的欢迎。

  HID前照灯和LED灯在汽车照明系统中的应用，使驾驶员在操纵汽车过程中更安全，使汽车照明系统不仅有很强的实用性，而且具有很强的装饰性，真正做到了安全性、实用性和装饰性的统一。

• 在欧盟以及其它各国陆续宣布全面禁用、禁产白炽灯法令后，LED车灯和主照明需求攀升。与此同时，随着人民生活水平的提高，人们对汽车整体性能要求在提升，国内品牌汽车仅以低配置低价格竞争将很难取得更好的效果。国内品牌汽车也会选择提高汽车配套参与竞争，使用LED车灯的比重飚速提升。

  　　可以说，LED光源是一种非常理想的光源，不过，LED完全取代传统灯具还需过渡期。目前配置LED大灯的主要集中在少数高端车型上，而中低档车采用LED车灯不多，目前只有高位制动灯和侧转向灯使用LED光源，另外，因为照明距离和亮度的问题，LED甚少用于头灯照明。

• 最后希望能够不断的看到TI公司的新产品面世

汽车用于照明的灯具有很多种，各种控制电路也很复杂，技术也很成熟。汽车照明也趋于智能化，自动灯光成为很多汽车的标配，为新手司机解决很多麻烦。不过最重要的应该是前照灯。如何保证夜间行车安全？对前照灯的自适应控制应该重点设计。有两个方面可进行设计：

（1）实时调整车灯的照明方向。根据车辆载重量的大小、上下坡的坡度等自动调节前照灯的上下照射位置；根据车辆转弯的角度，自动调节前照灯左右的调整方向。这样使前照灯的照明方向始终与车辆行进方向、驾驶员的前视方向保持一致，最大程度保证行车安全。

（2）实时调整车灯的照明强度。由于LED灯的大量使用，现在路上行车车辆的近光灯与远光灯的亮度几乎一样，给出造成错觉和短暂的视觉盲区。汽车厂商不应一味增加汽车前照灯的亮度来提高行车安全，而忽视对其它车辆的影响。应该根据不同的路况不同的黑暗程度自动调整灯光的强度，不仅使驾驶员有个适应缓冲过程，也能保证同向和对向的车辆行车安全。

之前对汽车照明这个领域不熟悉，借此机会找点资料学习一下，汽车照明LED驱动设计的要点吧。

1.LED驱动器的设计属于电源转换电路设计，其特点是恒流输出而非恒压输出。

2.在LED驱动器设计中，必须增加阻塞电路，为防止电源反向操作提供保护。

3.在出现负载断电或冷启动的情况时，电池的输入电压范围会与正常的范围有很大的出入，需要采用负载断电箝位电路，以免损坏电器。

4.LED可承受高环境温度，同时在大电流下驱动以产生必要的亮度。

http://www.ti.com.cn/zh-cn/power-management/led-driver/automotive-led-driver/overview.html

http://www.deyisupport.com/blog/b/behindthewheel/archive/2017/03/17/52685.aspx

http://www.deyisupport.com/blog/b/behindthewheel/archive/2016/10/30/led-24w.aspx

http://www.ti.com/power-management/led-driver/automotive-led-driver/products.html#p2094=Adaptive Headlamp;Daytime Running;Fog;Headlamp;Position;Stop/Tail;Turn

对于汽车而言，LED光源（不仅限于前大灯）有如下好处：

1、节能、成本低：LED的发光效率高，是荧光灯的近两倍。如果用我们日常的节能灯来打比方，节能灯比白炽灯节能4/5，而LED比节能灯还节能1/4。在汽车上，同样的日间行车灯，LED元件的能耗仅为卤素灯的1/20。LED元件的成本也逐年大幅降低，并且目前成本和价格仍然在以每年20%以上的幅度下降。

2、寿命超长：目前用在汽车上的LED元件基本都能达到50000小时的水平，而知名的汽车灯光供应商已经能够提供寿命达100000小时的LED元件，换算一下，相当于11年…….在考虑到灯光的使用频率，基本上在整车的设计寿命里，LED元件都不需要更换。相比之下，氙灯的寿命仅为3000小时左右……

3、耐用性好：LED元件结构简单，抗冲击性、抗震性非常好，不易破碎，能够很好地适应各种环境。

4、LED元件体积小，紧凑便于布置和造型设计：这是LED的一个巨大优势，这一优势充分迎合了汽车厂商在设计上的进化需求，打破过去灯光系统对造型创新的束缚，让我们拥有更具创意的汽车产品。

5、响应速度快：LED的点亮仅需微秒级别，用在尾灯和转向灯上能够迅速点亮达到更好的警示效果，用在前大灯上，相比氙灯和卤素大灯拥有更高的响应速度，对于行车安全性有更好的保障。

6、亮度衰减低：LED亮度高，光线亮度衰减远低于卤素灯，适合用作照明及刹车灯、转向灯等警示灯光。

7、低压直流电即可驱动，负载小，干扰弱，对使用环境要求低，适应性好。不像氙灯那样还需要升压装置（高压包）。

今后LED必将在汽车方面应用越来越广泛，各类的驱动电路是LED照明不可缺少的组成部分，性能优良的驱动电路才能发挥出LED照明的优势。

说到汽车照明，首先想到的是内部和外部的灯光照明设计思路，一般都必须考虑到性能，功能，成本，散热，扩展，安全等关键问题，以及一些电子设备的光照显示带来的影响也是需要考虑的。通常外部照明的大功率和内部照明的LED光源设计，而内部的使用LED光源，地图灯，顶灯，仪盘表，开门灯，设计思路都不同。以及导航，娱乐等设计。外部照明里最引起司机和路人烦恼的无疑就是远光灯设计，可以说，至今都没有一个平衡点让各方满意。相对应的也就是报警装置的配合使用，如果能设计出人性化的灯光自动控制就完美了。至于尾灯，最好是能结合后视装置让司机第一时间看到后面的情况，而不仅仅只为了一个倒车。
本篇的TI方案设计无疑是覆盖了多方位的设计思路，汽车电池管理监控器和保护器bq76PL455A-Q1高精度，高集成，电机电流分流监视器和信号调节器方案也不错，适用于需要数据传输的汽车媒体端口的参考设计，车用 TFT LCD 显示屏解决方案将 LVDS 视频解决方案用于汽车信息娱乐应用，TIDA-00159汽车紧急呼叫参考设计适用于具有MIPI CSI-2 输出的四摄像头汽车 ADAS 参考设计非常不错，在车内狭小范围内还可以做到130万像素的使用，并有传感器的扩展功能，如果再配合夜视和报警的强大功能就更完美了。日间行车灯的TIDA-01382 参考设计抗干扰能力也很不错，尤其是负载变化的应对能力值得肯定。
总结TI的照明方案的设计理念，我觉得主要是体现在了高精度，集成度，安全隔离，电磁干扰保护，温度控制，体积减小，可充电等特色，尤其要提到的是紧急呼叫设计，自动报警和打电话报警的双重通知，汽车自我保护，防止汽车零件损毁最小化，即使撞车也会有完善的通话系统，备用电池的运作，夜晚灯光的电路安全切断和备用照明启动，这些是否可以设计出完善结构呢，正常的内部外部灯光的设计和突发事件发生时候的灯光设计，LED散热，LED灯光缓和，灵活硬件，故障自我查询，外部灯光能见度大幅提高的可能性，都是将来进一步完善和创新的目标。

       随着现在国产汽车的崛起，很多国产车都是清一色标配上日行灯，成了一股潮流，追赶合资车的节奏。 

      今天学习TIDA-01382 参考设计，这个方案是一种适用于日间行车灯 (DRL) 的高精度脉宽调制 (PWM) 调光解决方案，具有无需微控制器 (MCU) 即可实现热折返的特性。该设计包括电磁干扰 (EMI) 滤波、电磁兼容 (EMC) 滤波、电压调节（并联稳压器）、热折返、高精度时钟生成和 LED 驱动器等关键外设。

 基本特性:

• 具有用于 LED 保护的线性热折返
• 精度为 2% 的高精度 PWM 信号
• 专为冷启动、负载突降和电池反相运行情况而设计
• 效率经优化的设计

 原理图如下：

  PWM方案

通过TLC555QDRQ1芯片输出PWM信号，555常规芯片，此PWM信号通过一次跟随器后再一次通过比较器产生CONT信号，来控制PWM信号。

调控芯片方案：

采用TI的TPS92691芯片完成，TPS92691是具有轨到轨电流检测放大器的多种拓扑LED驱动器,输入电压4.5 V 到 65 V,输出电压2 V 到65 V,在25°C - 140°C温度范围优于±3%的LED电流精度,可编开关频率和软起动与斜率补偿。芯片可以采用升压和降压的方式，本方案采用升压方式，通过MOS来完成升压，通过一系列的保护机制完善EMC，EMI等安规设计。555产生的PWM信号产生DRIVE信号实现MOS管的关断和开始，实现日光灯的开启。另外通过检测管脚，输出Gate信号来保证LED Power稳定输出。

综述：上述的方案优点在于不用MCU来实现日行灯的调光，精度高，稳定且芯片少，性价比高，方案成熟。在TI datasheet里有详细的设计方案和BOM及PCB案例，方便设计，提升设计周期，非常值得学习。

TI具有线性热折返性能的汽车日间行车灯 LED 驱动器具有高精度脉宽调制 (PWM) 调光解决方案，具有无需微控制器 (MCU) 即可实现热折返的特性，并且考虑了电磁干扰 (EMI) 滤波、电磁兼容 (EMC) 滤波、电压调节（并联稳压器）等技术，具有一定的参考性。

个人觉得汽车LED照明，能实用是其最基本的功能，当然能漂亮美观最好，好的汽车LED照明设计方案，可以提升汽车主动安全性。　LED照明给汽车带来的直观好处，并不限于漂亮造型。根据美国全国公路交通安全管理局（NHTSA）和欧洲委员会（EC）统计，虽然只有25%的驾驶是 在夜间和光线不足期间，但却有40%的死亡和重伤事故发生在这段时间。故改善汽车照明，特别是夜间和光线不足条件下的照明，有助提升汽车主动安全性。实际 上，为了保护驾驶员/车上人员/路边行人的安全，业界长期致力于开发各种汽车照明方案，如用于改善夜间转弯时照明的自适应前照灯（AFS）方案，及用于改 善日间行车安全的日间行车灯（DRL）方案。与传统上在汽车照明中广泛应用的白炽灯和高强度气体放电灯（HID）相比，LED用于汽车 照明有着无可比拟的优点。如LED响应时间短，用于刹车灯可以增加后车的刹车距离，用于转向灯则有更好警示效果。LED的亮度高，但又不像HID那样刺 眼，有助降低对向行驶汽车驾驶员眩目的风险。LED灯能耗比白炽灯或HID低很多，有助降低燃油消耗，节省支出。

传统的汽车照明LED驱动方案包括电阻、线性恒流稳流器、线性稳压器及开关稳压器等，传统汽车前照灯的灯光跟车身方向始终一致，在汽车转弯时无法有效照明弯道内侧的盲区，如果弯道内侧恰好存在人或物体，而车速又未恰当降低，则会带来安全隐患，相比较而言，　　自适应前照灯系统（AFS）方案比较智能，可以根据方向盘的角度转动，把有效的光束投射到驾驶者需要看清的前方路 面上，帮助降低安全隐患。

目前正在做电动车方面的工作，小编辛苦整理的12个汽车应用的 TI 参考设计（划分为 HEV/EV 和动力传动专区，信息娱乐与仪表盘专区，高级驾驶辅助系统（ADAS）专区和车身电子元件与照明专区4个专区）真是价真货实，看完仍觉意犹未尽。

HEV/EV 和动力传动专区主要应用了TI的电池管理监控器和保护器bq76PL455A-Q1、电流分流监视器INA240、信号调节器PGA400-Q1、电流控制器LM5170-Q1、微控制器TMS320F28027F，能够实现多节电池电压和电流的主动均衡（电流可达5A，模块可堆叠至1300V）， ±500A电流的高精度检测（0.2% FSR 的精度）， 适用于12V/48V 汽车系统的双向直流/直流转换器。这些解决方案在HEV/EV的电池管理和保护，驱动电机控制，高低压电池能量转换方面都有很好的实用价值。

信息娱乐与仪表盘专区包含USB Type-C 端口设计、车用TFT LCD显示屏设计和汽车紧急呼叫设计。TI在这方面的参考设计体现了小型化、先进性、高可靠性和安全性特点。系统中的组件都能承受高达 40V 输入瞬态电压、独特封装降低EMI、背光灵活控制，ecall允许在输入电压降低到 2V 时可以继续运行，在紧急情况下可保持10到15分钟的通话时间。

高级驾驶辅助系统（ADAS）专区通过多个百万像素的摄像头配合使用，并且通过1根同轴电缆即可传输数字视频、供电和控制信号，可用于汽车环视系统、后视摄像头或用于替代模拟或以太网摄像头，为驾驶员提供最全面的汽车影像信息。

车身电子元件与照明专区包含具有线性热折返性能的日间行车灯LED驱动器、尾灯LED驱动器、天窗和车窗小尺寸电机控制模块。这些方案使用低成本措施能够降低LED的温度，提高照明亮度和使用寿命，并对系统效率优化，在天窗和车窗电机控制中做到小体积，防夹等人性化设计。

TI的每个参考设计方案都有原理图，Gerber文件和设计指南，非常适合相关的单位进行二次开发或者借鉴解决方案使用TI的器件进行产品开发。在汽车应用领域，TI是引领者，也期待TI有更好的解决方案推出。

在TIDA-01382 参考设计中，TI LMT87-Q1等模拟输出温度传感器集成电路(IC)能够产生跟踪环境温度的电压，使用该器件可以简化总体温度测量电路，便于您实现线性热折返曲线。温度传感器的输出可直接反馈到产生LED用电流的器件中，而无需加装外部电路或微控制器以使NTC热敏电阻输出线性化。这样一来，需要的组件更少，且无需使用微控制器即可实现热折返，来降低LED的结温，延长LED寿命。

再补充一些，个人觉得在现代汽车照明里，无论是内部和外部的方案设计上也要考虑到尽量的低耗，节能，用最小的代价获得最大的结果，使得用车的成本可以得到一定的降低，并且在这个性价比的基础上提高照明带来的性能。亮度无疑是最要考虑的， 不是要求最高或者达标，而是要求最好能更加的人性化，在这点上通过设计方案的改善相信对于司机和乘客以及路人在车辆内外的舒适度很有帮助。
车辆的使用寿命一般被限制在了15年，所以，所有的设计方案也要围绕这个元件寿命来进行选择，况且还要考虑到耐用，磨损，时间负面影响，体积小带来的散热和功耗的影响，这也是设计上的一大难点。调光也许是一个解决方法，但是如果可以在单片机，芯片上做到自动控制，比人工控制要好，这就需要良好的感应系统，响应速度，涉及到实用性，耗油程度的设计方案的改善。
LED作为目前的主流，在夜间尤其需要提高车辆的安全性，比如行驶在夜晚的高速公路上的照明亮度，突发小意外情况下的感知度，灵敏度，高精度，以及照明报警方案的敏捷度。所以传感变成为了关键中的重点，一个好的温度可控性，意外可控性，也许对于传感器的要求更高，争取避免温度变化和分流容差带来的传感失效，这时就需要更好的方案里的各种保护，比如电磁干扰保护引发的智能传感识别，也对于控制器的完全掌控提出了更高的要求，一个好的微控制器，一个适合的芯片，一个完善的设计方案无疑是车辆安全的第一步。
作为车辆的舒适度，无疑要说到高可靠性，高安全性，车内各个电子设备带来的对于车辆自身的影响度，最好能保证不影响车辆安全，各种LED驱动装置，比如夜灯，尾灯，以及未来车辆照明可能的底灯和车辆摄像头摄影指示灯新趋势，设计方案的可优化性可以保证未来车辆在照明方面改进的可能性。
TI的设计方案确实全面，相信在未来的方案设计在安全可靠性和人性化上会有更加强大的功能体现，争取更加降低功耗，减小体积，降低成本，光线更有效控制，降低前照灯对对面车辆和行人的影响，增加尾灯可视化面积，控制好车底意外，车内照明更协调柔和。汽车照明在未来智能一体化，单片机控制系统下的趋势，可能要比我们现在所想的更加让人期待。

轿车车灯颜色国内没有强制要求，国际标准要求转向灯是黄光。