TI的五大汽車照明系統(tǒng)

·自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)

在夜間行車時，大家可能遇到過這樣的情形——對面車輛的遠(yuǎn)光燈太亮，會讓你出現(xiàn)視線盲區(qū)，如果你也恰好開著遠(yuǎn)光燈，對方駕駛員也會出現(xiàn)視線盲區(qū)，這樣有很大的安全隱患。為了避免悲劇的發(fā)生，車企花了很多精力去研發(fā)技術(shù)。傳統(tǒng)的方式是使用鹵素?zé)襞莼螂瘹鉄襞葑銎嚽按鬅?，為此車企還推出了“自動調(diào)節(jié)遠(yuǎn)近光”技術(shù)，在檢測到前方有車輛或行人時，可自動把遠(yuǎn)光調(diào)為近光。不過，當(dāng)前方同時有行人和車輛時，調(diào)成近光會讓駕駛員的視野受限，導(dǎo)致難以看到對面的行人。在這種情況下，TI研發(fā)了自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)。w1Zesmc

w1Zesmc

TI自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)w1Zesmc

w1Zesmc

當(dāng)對面有車輛或行人時，汽車只需把部分光驅(qū)調(diào)暗，其他的光保持原來的狀態(tài)，這樣就能有效避免眩光，且不影響駕駛員的視野范圍。采用LED燈泡作為前大燈的光源，就需要相應(yīng)的LED驅(qū)動器。TI即將發(fā)布的兩款新品：TPS92682-Q1和TPS92520-Q1，專門針對LED前大燈應(yīng)用場景。龔松介紹說：“如果你發(fā)現(xiàn)TI的某個產(chǎn)品有“-Q1”的后綴，就說明它已經(jīng)通過AEC-Q100質(zhì)量體系認(rèn)證，是合格的汽車級產(chǎn)品。”w1Zesmc

w1Zesmc

德州儀器（TI）LED驅(qū)動器產(chǎn)品線經(jīng)理龔松w1Zesmc

w1Zesmc

TPS92682-Q1是雙通道的LED controller（LED控制器），其特點是非常靈活、極易配置。該產(chǎn)品支持各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如升壓拓?fù)?、降壓拓?fù)洹⑸祲和負(fù)浜头醇な酵負(fù)涞?，還可實現(xiàn)CC（Constant current，恒流）或CV（Constant current，恒壓）輸出模式，能獨立地作為靜態(tài)大燈的解決方案，也可與其他芯片配合用在動態(tài)大燈解決方案中。w1Zesmc

不同型號的汽車或不同的車企，對前大燈的造型和內(nèi)部LED的配置要求不一樣，這需要不同的芯片。龔松表示，TI的TPS92682-Q1芯片具有可配置性，其內(nèi)部參數(shù)能通過設(shè)置來設(shè)定，比如通過對過流電壓等設(shè)置來滿足不同需求，可用一顆IC組成不同的拓?fù)浼軜?gòu)，通過預(yù)設(shè)不同的參數(shù)，來滿足不同車型號和不同OEM之間的需求。從公司運營、采購和生產(chǎn)的角度來看，只需要管理一顆料就可滿足不同的項目。從工程師的角度來看，使用一個芯片越久就對該芯片越了解，設(shè)計出來的系統(tǒng)也會越成熟、可靠。w1Zesmc

TPS92520-Q1是業(yè)界首顆單片雙路同步降壓LED驅(qū)動器，具有4.5V至65V寬工作輸入電壓范圍，可獨立為兩串串聯(lián)的LED供電。該芯片還具有自適應(yīng)導(dǎo)通時間平均電流模式控制功能，經(jīng)設(shè)計可與分流FET調(diào)光技術(shù)和基于LED矩陣管理器的動態(tài)光束前照燈兼容。自適應(yīng)導(dǎo)通時間控制功能可提供近乎恒定的開關(guān)頻率，頻率設(shè)置范圍為100kHz至2.2MHz。電感器電流感應(yīng)和閉環(huán)反饋功能可在輸入、輸出和環(huán)境溫度范圍內(nèi)實現(xiàn)±4%以上的精度。據(jù)了解，TI把通常在底部的散熱盤調(diào)整到了芯片頂部，這樣能更容易再增加一個散熱片，從而加強了系統(tǒng)散熱性能，使得該芯片可輸出極大的功率。w1Zesmc

前兩顆芯片塑造了汽車前大燈的前兩級，但要真正實現(xiàn)動態(tài)控制還需要LED的像素級控制，控制每一個LED單獨的開和關(guān)。在TPS9266X-Q1的基礎(chǔ)上，TI推出了LED矩陣管理產(chǎn)品Matrix Manager（矩陣管理器）。該產(chǎn)品已經(jīng)推向市場多年，在很多車企的矩陣式大燈上都有使用。Matrix Manager可讓客戶編程光束的形狀，夜間在高速公路行車時，因車速較快其視野要求更遠(yuǎn)，該產(chǎn)品會形成一個照得很遠(yuǎn)的光束，助力夜間在高速公路上行車。夜間在省級公路或普通公路時，因路況較復(fù)雜，需要更廣的視野，該產(chǎn)品會讓光照幅度更廣。w1Zesmc

此外，龔松還介紹，TIDA-020026是步進(jìn)電機參考設(shè)計，用于調(diào)整光源位置，它主要應(yīng)用在汽車的一些特殊的應(yīng)用場景。比如在上、下坡時，如果光照明的水平位置不變，則駕駛員的視野不好。通過簡化的步進(jìn)電機的設(shè)計來抬高或降低光源位置，可使駕駛員獲得非常清晰的視野。實際上，光源上下的調(diào)整動作基于TI固定電機的驅(qū)動器，其內(nèi)部集成了一些算法，通過計算其他的物理量來定義調(diào)整的位置，因此無需額外的傳感器，即可有效簡化產(chǎn)品設(shè)計。w1Zesmc

自適應(yīng)前大燈系統(tǒng)是一個系統(tǒng)級的方案，TI的芯片提供的是矩陣式光源管理。這個功能需要攝像頭拍到對面來車和路上的行人，等到識別障礙以后送到Cross Sensor處理器里面，處理器針對相應(yīng)的區(qū)域把光源調(diào)暗，TI發(fā)力的是在芯片Drive中提供實現(xiàn)控制每個獨立像素的能力。除此之外，它還需要攝像頭、處理器和整個系統(tǒng)共同配合。w1Zesmc

·TI的DLP^®技術(shù)

當(dāng)LED大燈像素點達(dá)到幾百之后，汽車前大燈廠家希望能有更高分辨率，像素點可達(dá)到幾千的產(chǎn)品。由于傳統(tǒng)的LED是單獨布設(shè)的，分辨率越高則代表芯片就會越大。同時，前大燈是功率系統(tǒng)，LED采用得越多其熱管理也越可能會出現(xiàn)問題。為此，TI推出了百萬級像素的DLP^®技術(shù)，遠(yuǎn)超超越了客戶的需求。w1Zesmc

DLP^®（Digital light processing）技術(shù)，即：數(shù)字光源處理技術(shù)，該技術(shù)要先把影像信號經(jīng)過數(shù)字處理，然后再把光投影出來。據(jù)了解，DLP^®基于TI數(shù)字微鏡元件——DMD（Digital Micromirror Device）技術(shù)。“DMD的本質(zhì)是，在硅片上放了百萬級數(shù)量的小鏡子來反射光，以達(dá)到控制光的形狀的目的。該技術(shù)在投影儀、電影院的應(yīng)用較多。”龔松解釋。w1Zesmc

如今，TI把DLP^®技術(shù)帶入汽車領(lǐng)域，在路上行駛的部分汽車已經(jīng)采用了該技術(shù)。因其卓越的性能，也為車前燈帶來了一些新應(yīng)用。比如，基于高精度、高分辨率的投影效果，車企可以推出一些人車互動顯示等應(yīng)用。TI的DLP^®5531-Q1，基于0.55英寸的DMD產(chǎn)品，其尺寸特別小，光源鏡頭的高度可做到＜40mm。 w1Zesmc

·尾燈

w1Zesmc

傳統(tǒng)的尾燈主要實現(xiàn)信號功能，比如剎車、轉(zhuǎn)彎前其他車輛或行人一個簡單的指示。但隨著汽車的發(fā)展，尾燈不僅能起到通信的作用，而且還有更炫酷的效果。龔松認(rèn)為，貫穿式的尾燈系統(tǒng)是現(xiàn)在的一個熱門話題。w1Zesmc

實現(xiàn)貫穿式動態(tài)尾燈設(shè)計并不容易，在傳統(tǒng)的尾燈內(nèi)部，每個燈都是獨立控制的，使用模擬驅(qū)動型LED Drive可單獨驅(qū)動每個燈的組件。貫穿式動態(tài)尾燈需要整個系統(tǒng)互動起來，要求增加非常多的像素點。LED Drive從純Analog（模擬）器件變成了Analog LED Drive，其內(nèi)部集成了大量PWM（脈沖寬度調(diào)制）控制以及LED量變控制算法數(shù)字模型。w1Zesmc

TPS929120-Q1是12通道的LED Drive，每個通道可驅(qū)動1-3顆LED，它也與多顆芯片集連在一起，來驅(qū)動上百顆LED芯片。因為車的后箱體非常長，貫穿式尾燈實現(xiàn)動態(tài)燈效，需要通信接口。傳統(tǒng)的方式是可以用CAN或LIN，但每一個PCB都需要一個MCU來控制CAN或LIN的通信，然后再來驅(qū)動LED Drive，這使得整個系統(tǒng)設(shè)計變得非常復(fù)雜。為了簡化系統(tǒng)設(shè)計，TI推出了基于UART（通用異步收發(fā)傳輸器）協(xié)議的FlexWire接口，它利用CAN和LIN物理收發(fā)器這一層，保證了系統(tǒng)的安全可靠性和相對易上手的UART編解碼功能。w1Zesmc

在尾燈上使用MCU，多個MCU和PCB板互相連接在一起會帶來安全性問題。TI的芯片集成了完整的故障診斷和報錯功能，即使一個通道中的某顆LED短路，這顆芯片也會及時報錯。TPS929120-Q1還提供額外的保護(hù)功能，如可編程故障保護(hù)，集成了看門狗計時器、可監(jiān)控MCU故障信號，一旦MCU出現(xiàn)故障就會即刻報錯，進(jìn)入失效保護(hù)模式。w1Zesmc

總之，多像素控制、長距離通信和安全性在TPS929120上均得到了完美實現(xiàn)。目前，該芯片正處于大量Sample階段，即將迎來量產(chǎn)。w1Zesmc

·個性化內(nèi)飾照明

w1Zesmc

w1Zesmc

“TI的個性化內(nèi)飾照明技術(shù)可實現(xiàn)特殊的應(yīng)用。比如，該技術(shù)可以把光線調(diào)整在副駕駛乘客攤開的書本上，還能隨著副駕駛乘客的座位或者身體移動，對書本進(jìn)行光跟蹤。”龔松介紹。傳統(tǒng)的頂燈是一個燈泡，一個像素點。而個性化區(qū)域照明的光源是由多個LED像素點組成。w1Zesmc

這樣的設(shè)計基于像素化控制基礎(chǔ)上，它使用了TIDA-020012高像素LED矩陣驅(qū)動模塊，主要通過控制不同的位置的LED，來有效控制光束的位置。比如，可以通過直驅(qū)模式來驅(qū)動30顆LED，也可以通過多路復(fù)用來驅(qū)動150顆LED。在復(fù)用模式下，可選擇性的讓30顆或50顆LED亮。通過這樣的方式，來實現(xiàn)可控制亮度區(qū)域的LED的顯示方案。w1Zesmc

w1Zesmc

w1Zesmc

w1Zesmc

TI使用了三顆極具代表性的量產(chǎn)芯片來實現(xiàn)該設(shè)計。w1Zesmc

w1Zesmc

第一顆芯片是LMR33630-Q1，3A同步降壓轉(zhuǎn)換器，其功率密度特別大。該芯片采用了HotRod封裝，這種封裝沒有引線，把芯片倒過來直接卡在封裝里。極大提高了熱效，減少了EMC、EMI的干擾。w1Zesmc

第二顆芯片是TLC6C5724-Q1，它有24通道，每個通道可輸出50毫安的電流。通常汽車需要的通道數(shù)比較少，以8通道居多，也有12、16通道。TI推出的24通道芯片，使用更少數(shù)量的芯片實現(xiàn)大規(guī)模、矩陣化LED設(shè)計。w1Zesmc

第三顆芯片是LDO TPS7B82-Q1，這是一顆300毫安、超低IQ高壓的LDO（線性穩(wěn)壓器），其電壓輸入范圍是3V到40V，不但滿足了通常的運營需求，而且滿足了在冷啟動和啟停條件下運行。通常在汽車領(lǐng)域使用的LDO靜態(tài)電流約為幾十μA甚至上百μA，而該芯片的靜態(tài)電流為2.7μA，可以極大降低汽車電子設(shè)備在Stand By狀態(tài)下的耗電量。w1Zesmc

·定制化小燈

w1Zesmc

w1Zesmc

針對車門位置的應(yīng)用，TI還提供了照明燈系統(tǒng)。一共有兩種解決方案，一種是簡單、便宜的靜態(tài)符號投影功能，另一種是高端炫酷的動態(tài)地面投影功能。w1Zesmc

針對靜態(tài)符號投影的需求，TI提供一顆TPS92613單通道LED驅(qū)動，它直接連在電池和LED上，有一個非常精確的恒流輸出。w1Zesmc

針對動態(tài)地面投影需求，TI在基于DLP^®技術(shù)的基礎(chǔ)上來實現(xiàn)該功能。DLP^®的技術(shù)通過DMD的芯片來實現(xiàn)，具備非常高像素、高分辨率的圖像顯示效果，根據(jù)系統(tǒng)要求可顯示圖片、視頻和照明應(yīng)用。用在車身小燈上帶來的挑戰(zhàn)，是DLP^®本身無法單獨工作，它需要光學(xué)透鏡和光源，在尺寸方面是一個挑戰(zhàn)。TI的設(shè)計是，把DLP^®模塊放在車門上、后視鏡、前大燈或者尾燈里，作為輔助照明、Logo投影或者尾部信號投影來使用。w1Zesmc

龔松強調(diào)：“TI針對每一類照明系統(tǒng)都有不同的方案，整個系統(tǒng)的成本是根據(jù)客戶想要達(dá)到的效果和他需要多少節(jié)點的LED來確定。TPS92613單通道LED驅(qū)動，非常簡單，也很便宜，而DLP^®、DMD的模塊價錢就比較高。有一點是肯定的，在同等的效果下，TI方案的成本是非常有競爭力的。”w1Zesmc

·透明車窗顯示

w1Zesmc

TI的透明車窗顯示技術(shù)也采用了DLP^®技術(shù)。為在玻璃上實現(xiàn)清晰的投影，需要在玻璃上貼一層膜，再以一定波長來投影光源。DLP^®3034-Q1是一顆0.3英寸的DLP^®芯片，有非常高的光輸出效率，提高了日間信息的可視度，支持405nm波長照明源和864×480分辨率。DLP^®5534-Q1是550英寸的DLP^®芯片尺寸，支持1152×576的分辨率，這是1.3兆像素點，它的照明光亮度是DLP^®3034-Q1的三倍。w1Zesmc

總結(jié)：致力做好芯片，配合車企發(fā)力

龔松總結(jié)，很多車廠都有在研究DLP^®項目，TI也在全球各地與很多車廠有緊密的合作。從TI的角度來說，需要致力做好芯片，讓其更加可靠，從而提升在汽車應(yīng)用中的質(zhì)量和可靠性，最終將整個系統(tǒng)做得更好，此外，TI還提供光學(xué)的參考設(shè)計，使得整個尺寸可以進(jìn)入前燈或者是其他小的領(lǐng)域的照明環(huán)境，拓展無限的可能性。w1Zesmc

TI服務(wù)的并不是某一項技術(shù)或者某一類的客戶。龔松稱：“我們想了解客戶在汽車照明上所有的需求，希望通過我們的器件來滿足這些所有的需求。因此，在過去一些年里，我們不但在做一些高端的方案，比如DLP^®、矩陣式的大燈管理，也在想辦法客戶的成本、提高性能。” w1Zesmc

“目前，TI有的產(chǎn)品已經(jīng)量產(chǎn)了，DMD的模塊在量產(chǎn)、出貨。另外，我們還有一些新產(chǎn)品，針對不同的模塊在做。我們已經(jīng)準(zhǔn)備好了，現(xiàn)在就看車廠能發(fā)多大的作用。”他最后表示。w1Zesmc