基于NTC的电路扩展了汽车LED寿命期望
文章：Xavier Ribas和TomásHudson
一个简单、低成本的ntc线性调光电路可以根据汽车LED灯的温度驱动电流。
LED照明是一种技术创新，具有额外的设计挑战。为避免热分解，LED照明系统设计人员应考虑组件的热特性。它在汽车照明等应用中尤为重要，其中高环境温度和长时间的操作时间会导致组件迅速劣化。
汽车照明技术的演变 - 这导致了导致的驱动电流和对更小的封装尺寸的需求 - 已经使热设计更加困难，更必要。更高的驱动电流增加了结束温度，以优化的散热不足。因此，必须创建一种方法以减少温度太高时的LED电流。
大多数汽车LED驱动器包括当前调光功能。然而，调光控制电路通常通过潜在复杂的模拟或数字电路来控制，这通常在最终应用中占据大量空间并增加整体系统成本。本文呈现简单负温度系数基于NTC (NTC)的电路解决方案，根据温度线性调暗输出电流。
图1该MPQ2489 LED驱动IC实现PWM和模拟调光使用DIM引脚。来源:单片电力系统
图1当温度低于70°C时，电路被设计为在驱动器中保持稳定的标称输出电流。如果电路超过温度阈值，输出电流以准线性关系下降，以避免热击穿，当led达到最大额定温度约120°C时达到最小的电流值。
传感电路
作为一个例子，文章参考了MPQ2489-AEC1，60V，1 A，汽车级降压LED驱动器如图1所示。该驱动器实现了PWM和模拟调光，但只有后者在本申请中使用。要使用模拟调光功能，必须将0.3和2.5V之间的直流电压施加到DIM引脚。该电压可以线性地调节250 mA和1.1a之间的LED电流（图2)。直流电压在0.3 ~ 1.25V之间时，输出电流在250 ~ 550 mA之间。
图2这个模拟调光曲线是由MPQ2489-AEC1降压LED驱动器产生的。来源:单片电源系统
使用NTC热敏电阻感测温度 -ntcg164bh103jtds.从tdk -这是实现在一个电压电阻分压器。NTC电阻的变化导致分压器输出的电压随着温度的变化而变化。这改变了DIM引脚上的电压，从而改变了输出电流。
应用于DIM引脚的标称电压由1.25V电压基准设置。这确保了稳定的输入电压温度低于70°C阈值。此外，使用250mw齐纳二极管，电阻分压器的电源电压固定在6.2V。
当设备为70°C或更冷却器时，由电压参考限制昏暗的输入提供的1.25V，而550 mA的电流供应到LED。一旦温度超过70°C阈值，电阻分压器输出低于1.25V。然后，DIM输入遵循电阻分压器轮廓，这减少了LED驱动电流随着温度持续上升。
仿真可以用来估计电路的运行。本例的仿真结果表明，DIM电压在1.25V到温度阈值时稳定，然后指数下降，直到温度达到120°C时达到最小输出0.3V (图3)。
图3以下是降压LED驱动器执行的模拟调光的仿真结果。来源:单片电源系统
该系统的一个缺点是NTC电阻如何根据STEINHART-HART方程之后的温度变化，用等式1计算：
由Steinhart-Hart方程可知，温度与NTC电阻值的关系是非线性的，因此电阻分压器也与温度存在非线性关系。因此，温度引起的电流下降也是非线性的。这种减少可以用式2估计:
尽管如此，该电路提供了一个小而简单的解决方案，可以在高温下降低LED驱动电流，这增加了这些组件的寿命。
验证结果
要测试电路性能，建立系统以模拟真实的用例（图4)。LED被取代为3Ω电阻，通过在其磁极上施加电压差来加热。然后，使用热浆料将所选NTC连接到电阻器上，以确保最大精确的电阻/温度感测。最后，NTC连接到设计的电路。通过改变提供给IT的电阻的电阻温度 - 获得了暗电压曲线。
图4创建了测试设置以模拟现实世界的模拟调光，例如汽车灯等案例。来源:单片电源系统
测试在25℃至145℃的温度范围内进行。图5表明达到了预期的电路性能。虽然温度低于74°C-，但接近估计的70°C阈值 - 电路的输出电压（V昏暗的）在1.25V时保持稳定。除此温度之外，电压下降至0.25V，在145°C下降至0.25V。
图5测试结果显示调光电压作为温度的函数。来源:单片电源系统
图6显示当LED温度低于74°C时，所获得的驱动电流设定为100％。一旦温度超过该值，驱动电流就会变暗以减少散热并抵消上升温度。此测试以及图5中所示的测试，确认设计的预期功能。通过成功限制高温下的输出电流，电路的组件免受热损坏。
图6测试结果显示驱动电流作为温度的函数。来源:单片电源系统
本文演示了如何实现一个电路可以控制LED的驱动电流，通过使用一个简单的传感电路和现有的调光能力存在于大多数LED驱动器。该解决方案为汽车照明系统制造商提供了一个稳定、经济有效的选择，可以显著增加电路中组件的预期寿命，同时占用很少的电路板空间。本文提出的电路可以应用于许多现有的照明系统，相对容易和廉价的材料清单。
本文最初发表于edn.。
泽维尔·里巴斯和托马斯·哈德森是麻省理工学院的应用工程师单片动力系统(MPS)
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