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想解决车灯LED驱动芯片的过热和离板不确定性问题？最新产品TPS92633-Q1来帮您！
2021-04-17 23:21:43· 来源：德州仪器
如今，线性LED驱动芯片越来越多地应用于汽车车身照明系统，且尤其适合应用在尾灯模块。多年来TI一直致力于为汽车行业用户提供最具竞争力的LED驱动解决方案，构建
如今，线性LED驱动芯片越来越多地应用于汽车车身照明系统，且尤其适合应用在尾灯模块。多年来TI一直致力于为汽车行业用户提供最具竞争力的LED驱动解决方案，构建创新、可靠、经济高效的汽车照明系统。
在您设计车身照明系统时，是否也曾被散热和离板设计等问题困扰？TI最新推出的C位产品TPS92633-Q1将为您带来变革式的解决方案。如下图所示，TPS92633-Q1一方面采用外部分流电阻来分担热量，另一方面支持off board binning resistor，这使得离板设计变得更加容易，极大地解放了生产线端的压力。此外，该新产品还支持4.5V-40V的电压输入范围和三个通道输出，每个通道的输出电流高达150mA。
TPS92633-Q1 原理图
更好的散热性能: 外部分流电阻
在尾灯模块的设计中，线性驱动芯片在散热上的短板使其通常无法支持很高的功率。为了防止出现“芯片过热”或“系统过热”，设计者通常只能依靠成本较高的大面积散热设计来实现所需的输出功率。
TPS92633-Q1的亮点之一就是搭载了可以分担热量的外部分流电阻，在改善散热性能的同时减少了系统BOM成本。
分流电阻工作原理
当输入电压较低且接近LED所需的正向压降时，默认的电流源通道（绿色线路）输出电流。当输入电压高于LED所需的正向压降时，另外一路电阻通路（红色线路）也同时打开，分担电流和功耗。
输入电压 VS. 输出电流
不同输入电压下的输出电流与功耗对比如下图所示。Itotal是流向LED的总电流，等于流经OUT引脚和Rres引脚的电流之和。下图中黑线为系统总功耗，等于芯片和电阻的功耗之和。我们可以看到，借助Rres的分流，芯片本身的功耗明显降低，从而有效控制了热量的产生。
输入电压 VS. 功耗
TPS92633-Q1的热测试结果如下图所示。通常，乘用车电池的电压范围为9V至16V，汽车尾灯的环境温度最高为85°C。我们在这些条件下进行了模拟测试，当Vin为16V时，TPS92633-Q1借助分流电阻来分担系统的热量，可以支持最高450mA的电流，而没有分流电阻的对照芯片在相同的环境温度下则会直接触发热关断保护。
热测试对比结果
更便捷、低成本的方案:
Off-board Binning Resistor
在进行离板设计时，由于LED生产工艺的限制，必须将LED板与芯片板匹配来统一LED的亮度，这往往是比较繁琐但又无法省略的一个步骤。哪怕是在同一批次的LED产品中，也会存在不同的bins。用户在购买了整批LED后，仍需要通过binning resistor来设置不同bins LED的电流来统一亮度。
现有的解决方案如下图所示，考虑到芯片抗扰性，binning resistor必须与驱动芯片放在同一块板上，那么也就必须为不同的驱动芯片板设计不同的binning resistor。为了将LED板与驱动芯片板匹配，我们需要使用条码或二维码进行识别，这大大增加了设计复杂度与制造成本开销。
现有方案：Binning resistors与驱动芯片在同一块板上
TPS92633-Q1的另一亮点就是其ICTRL引脚支持off-board binning resistor，这一设计完美地解决了上述难题。如下图所示，我们在制造过程中可以直接将binning resistor放置在LED板上，这样只需要设计一种驱动芯片板即可匹配所有bins的LED板，大大降低了制造成本。
TPS92633-Q1方案：off-board binning resistor
除了支持off-board binning resistor之外，TPS92633-Q1还支持通过在ICTRL引脚连接NTC来实现thermal derating。当温度升高时NTC阻值会减小，RICTRL上的电压会降低，从而降低输出电流以进行过热保护，下图为测试结果。
温度 VS. 输出电流
结 论
在设计车身照明系统时，散热性能是最关键的设计考虑因素之一。在现有的线性LED驱动方案中，所有电压降均由芯片承担，往往会导致芯片和系统过热。LED板和驱动板的匹配是设计过程中的另一个难点，若将binning resistor与驱动芯片放在同一块板上，则会增加额外的成本。
德州仪器（TI）的全新明星产品TPS92633-Q1提供了可靠、高效、低成本的解决方案，其外部分流电阻可以有效分担散热压力，同时支持off-board binning resistor来进行离板设计。
在您设计车身照明系统时，是否也曾被散热和离板设计等问题困扰？TI最新推出的C位产品TPS92633-Q1将为您带来变革式的解决方案。如下图所示，TPS92633-Q1一方面采用外部分流电阻来分担热量，另一方面支持off board binning resistor，这使得离板设计变得更加容易，极大地解放了生产线端的压力。此外，该新产品还支持4.5V-40V的电压输入范围和三个通道输出，每个通道的输出电流高达150mA。
TPS92633-Q1 原理图
更好的散热性能: 外部分流电阻
在尾灯模块的设计中，线性驱动芯片在散热上的短板使其通常无法支持很高的功率。为了防止出现“芯片过热”或“系统过热”，设计者通常只能依靠成本较高的大面积散热设计来实现所需的输出功率。
TPS92633-Q1的亮点之一就是搭载了可以分担热量的外部分流电阻，在改善散热性能的同时减少了系统BOM成本。
分流电阻工作原理
当输入电压较低且接近LED所需的正向压降时，默认的电流源通道（绿色线路）输出电流。当输入电压高于LED所需的正向压降时，另外一路电阻通路（红色线路）也同时打开，分担电流和功耗。
输入电压 VS. 输出电流
不同输入电压下的输出电流与功耗对比如下图所示。Itotal是流向LED的总电流，等于流经OUT引脚和Rres引脚的电流之和。下图中黑线为系统总功耗，等于芯片和电阻的功耗之和。我们可以看到，借助Rres的分流，芯片本身的功耗明显降低，从而有效控制了热量的产生。
输入电压 VS. 功耗
TPS92633-Q1的热测试结果如下图所示。通常，乘用车电池的电压范围为9V至16V，汽车尾灯的环境温度最高为85°C。我们在这些条件下进行了模拟测试，当Vin为16V时，TPS92633-Q1借助分流电阻来分担系统的热量，可以支持最高450mA的电流，而没有分流电阻的对照芯片在相同的环境温度下则会直接触发热关断保护。
热测试对比结果
更便捷、低成本的方案:
Off-board Binning Resistor
在进行离板设计时，由于LED生产工艺的限制，必须将LED板与芯片板匹配来统一LED的亮度，这往往是比较繁琐但又无法省略的一个步骤。哪怕是在同一批次的LED产品中，也会存在不同的bins。用户在购买了整批LED后，仍需要通过binning resistor来设置不同bins LED的电流来统一亮度。
现有的解决方案如下图所示，考虑到芯片抗扰性，binning resistor必须与驱动芯片放在同一块板上，那么也就必须为不同的驱动芯片板设计不同的binning resistor。为了将LED板与驱动芯片板匹配，我们需要使用条码或二维码进行识别，这大大增加了设计复杂度与制造成本开销。
现有方案：Binning resistors与驱动芯片在同一块板上
TPS92633-Q1的另一亮点就是其ICTRL引脚支持off-board binning resistor，这一设计完美地解决了上述难题。如下图所示，我们在制造过程中可以直接将binning resistor放置在LED板上，这样只需要设计一种驱动芯片板即可匹配所有bins的LED板，大大降低了制造成本。
TPS92633-Q1方案：off-board binning resistor
除了支持off-board binning resistor之外，TPS92633-Q1还支持通过在ICTRL引脚连接NTC来实现thermal derating。当温度升高时NTC阻值会减小，RICTRL上的电压会降低，从而降低输出电流以进行过热保护，下图为测试结果。
温度 VS. 输出电流
结 论
在设计车身照明系统时，散热性能是最关键的设计考虑因素之一。在现有的线性LED驱动方案中，所有电压降均由芯片承担，往往会导致芯片和系统过热。LED板和驱动板的匹配是设计过程中的另一个难点，若将binning resistor与驱动芯片放在同一块板上，则会增加额外的成本。
德州仪器（TI）的全新明星产品TPS92633-Q1提供了可靠、高效、低成本的解决方案，其外部分流电阻可以有效分担散热压力，同时支持off-board binning resistor来进行离板设计。
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