LED前照灯用控制IC“μPD168891”功能详解

        瑞萨电子开发出了控制汽车LED前照灯点亮及熄灭的IC“μPD168891”，并从2010年8月30日开始样品供货（图1）。样品价格为500日元/个。预定从2012年度开始以月产5万个的规模转入量产，次年以后陆续扩大生产。该公司从2009年开始面向消费类设备生产LED控制IC。考虑到为了节能，今后前照灯光源采用LED的情况会增加，该公司开展了车载用途的LED控制IC业务。前照灯用LED控制IC业务预定在全球展开。瑞萨电子预计LED前照灯在日本市场的普及要比在欧美市场更早，因此估计日本厂商的接洽会更多。

图1：控制LED前照灯点亮和熄灭的IC“μPD168891”

　　μPD168891采用能以额定电流驱动控制最多串联12个高输出功率白色LED的设计（图2）。输出为单通道。LED的驱动电流范围为0.35～1A。电源电压范围为6～18V，升压后供应给LED。瑞萨电子预计，实际上串联8个高输出白色LED，使用700mA左右的电流的情况较多。升压控制的开关频率最大为500kHz。虽然开关频率越高，外置电感器和电容器就越能使用小型产品，从而缩小电路面积，但这样会与AM波段产生干扰，因此将开关频率的最大值降低到了比AM波段的频帯略低的水平。

图2：采用LED控制IC的前照灯单元构成范例

        内置多种保护功能

　　为了缩小LED控制电路的体积，而将周边部件作了集成。首先，在IC中内置了升压驱动和发生异常时阻断电流通路的两个功率MOSFET的预驱动电路。接着，又集成了LED控制所需的各种保护电路。保护功能包括：LED和功率MOSFET的过电流保护及过压保护、LED的电源短路（与电池系统的短路）及接地故障（与地面的短路）保护、过热保护，电源电压降低及上升的保护（低Vcc保护/高Vcc保护）以及LED短路检测等。使用通用LED控制IC时，如果以外置部件方式构成这些电路，则会有LED控制电路的印刷底板面积增大的问题。而采用此次的LED控制IC，依不同情况可能会使该印刷底板的面积减小至原来的一半左右。

　　上述保护电路中，低Vcc保护是指即使电源电压即使突然降低，LED也不会立即熄灭的功能。电源电压为9V以上时，正常向LED供应电流，低于9V高于6V时，供应给LED的输出电流会减少，以降低亮度的方式继续点亮LED（图3）。最近，汽车在等信号灯等间歇停车（Stop and Go）时发动机停止及再启动的车型在增加。启动发动机时电源电压可能会降低，例如，如果在等待夜间信号灯的状态下启动汽车，前照灯可能会熄灭。低Vcc保护就是避免出现这种问题的功能。

图3：低Vcc保护

　　高Vcc保护也是出于这种因电源电压的变化而保持亮灯功能的考虑。电源电压升高时，如果电源电压保持高水准的时间比设定时间短，就继续向LED供应电流，比设定时间长时，就停止升压动作，停止向LED供应电流（图4）。不过，电源电压上升至28V以上时会瞬间停止升压动作。另外，在任何情况下，如果电源电压恢复正常水平，便会继续向LED供应电流。

图3：高Vcc保护

　　此次的LED控制IC的封装采用热阻较低的小型VQFN。封装的安装面积为7mm×7mm。端子数为48。

        还将策划瞄准LED性能提高的第二款产品

　　瑞萨电子今后将制定车载用途LED控制IC产品的扩充计划。2011年以后将策划面向DRL（day-time running light）的产品和面向前照灯的第二款产品。面向DRL的产品将瞄准DRL从2012年开始在欧洲的实行开发。

　　面向前照灯的第二款产品，预计是在采用升降压型开关的基础上提高了开关频率。将满足高输出白色LED的更高性能化和LED控制电路的小型化要求。高输出白色LED的发光效率会显著提高，今后即使减少LED个数也能维持相同的亮度。从降低LED前照灯成本的理由出发，估计也会削减LED的安装个数。通过减少串联的LED个数，将降低从LED控制电路向LED输出的电压。另外，LED自身的顺方向电压也会降低。这样一来，如果将LED个数减至4个，则面向LED的输出电压可能会比电源电压——电池等的电压（12V）还要低。此时，估计仅利用目前的升压型将很难满足需求，因此需要升降压型。开关频率也有可能会达到2MHz以上。