汽车LED驱动设计:良好的实践来确保EMC合规

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越来越多的汽车制造商采用LED照明技术和远离卤素灯泡。LED照明系统多样化的供电需求,根据设备的数量在一个字符串,当前需要,调光,和其他因素。传统的线性稳压器不能总是满足这些需求。因此,电子工程师越来越依靠开关型电源(smp)。然而,smp创建电磁干扰(EMI)。

本文将讨论有效途径提高LED驱动的EMC设计通过组件位置和布局,以及特性,半导体制造商正在增加他们的产品。

PCB布局

机械尺寸和约束(如连接器位置和遮挡区域)往往是放置,这样工程师必须工作。

确保良好的EMC的有效途径是将直流/直流转换器远离连接器和PCB的另一侧,如果双边大会是可能的。这噪音最小化耦合到利用,否定输入滤波器的影响。输入过滤块应放置接近连接器和DC / DC,所以,没有噪音感应滤波电感。

如果这是不可能的,设计师应该使用一块地方保护的DC / DC转换器(转换器集成电路,电感器,输入电容)。盾牌的设计增加了成本,但它可以帮助节省过滤组件,通常设计之间的区别是兼容的。

如果LED照明解决方案需要热耗散的金属散热片,它可以用作一个盾牌。有两个潜在的场景:

  • 散热片有几个好的连接指向接地,降低排放和保护设备免受干扰。
  • 散热片有一个可怜的连接接地(如只有一个接触点),所以屏蔽不那么有效,甚至可能作为贴片天线。在这种情况下,添加一个铁氧体磁珠在散热片之间的连接点和接地改善设计干扰的免疫力。

当领导负载不是司机一样的PCB板、长负载导线(> 10厘米)可以创建太多的噪音。减轻,可以使用共模扼流圈的输入;然而,一个简单的解决方案是将两种铁氧体磁珠在VIN电缆连接和接地电缆连接(见图1)。使用一个输出滤波器对负载电缆帮助辐射排放进行排放50兆赫到108兆赫。

做一个聪明的布局

规划PCB布局后,考虑路由的直流/直流转换开关节点。这篇文章提供了有用的说明如何设计的DC / DC块。

图1:输入滤波器设计好领导与远程加载驱动程序

汽车照明安全至关重要,因此重要的是要保持低EMI LED驱动电路和低易受干扰。兼容设计必须保持一定程度的亮度和稳定性与扰动无关。

大多数LED驱动ic使用恒流的方法,而且可能电流敏感电阻。其他高级司机有几个进入IC痕迹,可以接噪音和潜在影响性能(如温度传感或变暗)。

路线这些痕迹的内部层板只要有可能,用铜在外部层和盾牌。当使用双层PCB、路线的痕迹的顶部和底部之间的交替层短长度。这种方法可以减少每个痕迹的长度,使董事会对高频干扰免疫。它还避免了使一条长长的伤痕接地平面两层。削减在参考接地平面上可以添加阻抗,根据大小、创建高频噪音。

图2:路由在双层板长期跟踪

在小板组件和许多痕迹,通常使用通过路由(见图3)。确保有足够的空间,通过之间的接地铜平面可以放置,同时避免大幅削减。这是一个常见的错误在许多布局和大幅削减时尤其危险的DC / DC附近的街区。

半导体制造商是如何提高技术

近年来,半导体制造商的方法来提高DC / DC功率和效率,同时改善电路的电磁兼容。

频率扩展频谱(FSS)调制,有时被称为抖动,利差基本开关频率的能量在一个更广泛的乐队峰值较低。这允许转换器通过EMC测试,开关内部的乐队。它还降低噪声辐射在FM带转换器开关上面。

提高转换器的EMI的另一种方法是包含于去耦电容器。这减少了BOM成本和提供有效的解耦通过最小化之间的寄生电感电容和开关。

一个先进的LED驱动是议员的一个很好的例子MPQ7200,它可以作为一个巴克转换器或buck-boost逆变器(BBI)。AEC-Q100合格的设备,可以提供一个当前3在巴克模式下工作时,和1.2 BBI模式工作时,从一个电压到42 v。

图3:连接和通过不同的层

factory-trimmed FSS调制的选择,设备提供更好的EMI性能。它在2.3 mhz巴克模式转换,在1 mhz BBI模式。在硅中实现低损耗电流敏感方法,消除外部现代电阻的必要性。

典型buck-boost拓扑结构由四个MOSFET开关,输出电压是积极参考接地。MPQ7200 BBI拓扑的只包含两个MOSFET开关,从而降低成本和转换作用。这two-switch BBI模拟buck拓扑,电感的输出端连接到地面。控制循环变化MPQ7200参考负输出电压。功率led可以连接接地和负输出电压之间的关系。结合可调电流控制循环,温度传感、数字调光,MPQ7200是一种先进的功率LED驱动程序。

图4显示了如何MPQ7200提供了优秀的线监管的典型操作电压在汽车应用程序中,与输入电压变化从15 v 10 v,而输出电压和电流保持不变。

图4:启动MPQ7200的波形

另一个有趣的测试侧重于如何输入电压中断影响光束的质量。输入电压中断序列如下:从14 vdc 9.5 v, 8.5 v至7.5 v至6.5 v至5.5 v和4.5 v。低压谷时间的推移女士从200上升到900 ms。可见光强度仍然几乎恒定在4.5 v低输入电压和脉冲导致的完全关机。

图5:电力供应中断测试

结论

LED技术允许创新信号和安全,随着越来越多的LED灯是用来帮助司机与他们的汽车。现代LED照明设计需要提供极大的灵活性,同时保持强劲。这是可能由于功能改善领导的司机。照明解决方案往往是小PCB BOM数量有限,所以深思熟虑的组件的位置和布局设计来满足EMC增加需求是必要的。

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