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基于Microchip PIC16F1779 汽车四合一流水转向灯大灯方案

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发表于 2020-3-16 10:26:45 | 显示全部楼层 |阅读模式
《汽车四合一流水转向灯大灯方案》
4路独立SEPIC拓扑、数字电源环路控制与3线流水灯技术的完美融合的汽车智能大灯驱动方案。


【方案应用】

汽车组合式前大灯+流水转向灯。

汽车组合式后尾灯+流水转向灯。

通用LED调光驱动器。

【方案介紹】
一.  方案亮点:

针对LED智能照明解决方案,首先Microchip 的MCU PIC16F1779集成的独立于内核的智能外设CIP模块,它们通过配置组合而形成一个有机功能团,从而可实现开关电源环路控制、逻辑控制和对外数据交换通信等功能;其次是3线流水灯设计,相较于传统流水灯控制方案,节省了很多MCU引脚GPIO资源和CPU运算处理资源,流水效果和控制灵活性提升巨大,PCB铜线走线更简洁、大幅节省电线束成本和提高产品可靠性。

相较于传统纯模拟或ASIC的方案,Microchip方案可显著提升灵活性,且电路简洁易开发。这类智能照明解决方案具备LED故障监测、过压/欠压/过流/超温保护,色温维持以及通信和控制等功能,因此广受电子工程师和市场欢迎。

PIC16F1779可独立控制多达四路LED通道,这是目前大多数LED驱动控制器所不具备的独特性能,驱动电压和电流可灵活调节,满足不同功率和光型的车灯开发应用,尤其适合用于组合式大灯/尾灯的解决方案。

SEPIC 拓扑的LED调光驱动器由单片机内部集成的多种CIP模拟外设组成,通过MPLAB X IDE中的MCC工具将这些模块配置连接起来,构成四个独立的LED调光驱动器。一旦配置完成,几乎不需要中央处理单元(CPU)干预即可自动运行控制开关模式电源转换器。这样就可释放更多CPU资源来执行其它重要任务,比如系统中的监控功能、通信功能或新增的智能功能。外部控制量也可通过MCU实时改变电源输出电压、电流等参数。

二. 方案核心器件列表(均为车规级)

No.

品牌

原厂型号

类别1_MCU / Connectivity / Sensor

1

Microchip

PIC16F1779T-E/MLVAO

MCU

2

Microchip

MCP1416T-E/OTVAO

MOS Driver

3

Microchip

MCP1799T-5002H/DBVAO

LDO

4

Microchip

ATA663254-GAQW

LIN SBC

5

OSRAM

KW H2L531.TE

LED

6

Infineon

IRFH5406

MOSFET

7

CHILISIN

APCI00121280150MB2

Coupled inductor
场景应用图



产品实体图


展示板照片



方案方块图


2. 流水灯驱动器原理框图:


3. LED调光驱动器解决方案:


软件开发环境---MPLAB X IDE MCC 图形化配置



核心技术优势
1、通用型四通道LED驱动架构:
在单颗MCU PIC16F1779内集成四路LED调光引擎,可实现四路完全独立的LED灯串恒流驱动,采用SEPIC升降压拓扑结构的应用范围更广。对不同的LED负载只需要在软件参数设置相应输出电压和电流即可。其中远光和近光灯珠可串联共用一个SEPIC通道,用功率开关切换点亮,也可以分别设计在两个独立通道中。

2、高性能LED调光引擎:
由高分辨率的PWM实现连续流畅的亮度调节,使用同步负载开关来避免造成色温漂移。

3、数字抖频:
抖频可用于优化EMC特性,将开关时产生的EMI发射能量分散到其它频率上去,从而降低EMI。可以使用软件实现数字抖频,控制灵活且无硬件成本。

4、可调PWM频率:
PWM频率可软件调整,以选择合适的开关频率提高电源转换效率,也可避开某些EMI频点。

5、三线流水灯技术:
转向灯珠全部串联,每个阴极连接点用独立模拟压控电路控制本节点的接地开关,随着灯串总电压的变化而自主识别判断要点亮的灯珠数量,总电流恒定,同时有电流检测回路,MCU实时侦测灯珠电流以确保灯珠安全运行;如有意外过流事件,控制信号会立即切断灯串总开关。

6、支持LIN通讯:
使用Microchip LIN SBC ATA663254-GAQW,其集成LDO和LIN收发器,可通过LIN总线控制各路灯串的亮灭及亮度。

7、硬件过压保护:
使用MCU内部DAC、比较器COMP与互补波形发生器COG实现可配置的硬件过压保护,当输出电压超过电压设定值时,比较器会直接关闭COG输出实现硬件级的快速过压保护而无需MCU干预,零延迟响应,确保LED免受过压击穿。

8、欠压/过压警告,超温保护:
通过AD采样检测输出电压、PCB温度和LED灯板的温度,实现欠压/过压/超温保护,再实时灵活地调整灯珠输出功率(亮度)。

9、软起动功能:
通过软件逐渐加大输出电压电流而实现软起动功能,避免LED开通瞬间出现过压/过流的情况,同时避免对上一级车载电源的冲击。

10、MPLAB X IDE 图形化配置:
通过MPLAB X IDE 的MCC插件,以图形化配置生成各类外设模块的初始化代码和底层驱动,可极大降低软件开发难度,减轻工程师的开发负担,常规应用无需看寄存器定义即可完成开发。

方案规格
 PWM 频率:333KHz(250KHz~500KHz软件可调)
 转换效率:82%
 超温保护:大于112.5℃,降额到80%,大于122.5℃,降额到70%。(软件可调)
 LED故障检测:支持
 LIN 通讯:支持(使用MCC生成代码)
 开关控制:支持
 数字抖频:支持(软件可调)
 软启动:支持(软件可调)
 输入防反接:支持
 电流分辨率:6.66666667mA(与LED电流采样电阻的取值有关,阻值大,分辨率高)
 最大功率:40W x 4通道
 输入电压:DC 9V~24V
 可调输出 远光灯 近光灯 日行灯 位置灯 流水转向灯
 过压保护(V):32.78 16.39 14.96 14.96 39.0
 输出电压(V):26 13 12.8 12.8 7.35~38.50
 输出电流(A):1 1 0.285 0.25 0.25
 输出功率(W):26 13 3.648 3.2 3.2

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