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在多模块汽车LED尾灯系统中,如何使用高侧开关(HSS)来实现OFAF?

如图1所示,一个典型的LED基尾灯由尾灯、刹车灯和转向灯等多个灯功能组成。基于灯形和设计,每个灯功能可使用多个LED驱动和LED印刷电路板(PCB)来实现。此外,尾灯中的每盏灯均通过车身控制模块(BCM)打开和关闭。

图1:尾灯及其与BCM的连接

在这种汽车尾灯系统中,关键的设计要求是检测LED开路、短路或单个LED短路故障,由BCM检测这些故障,通过检查引擎灯将故障告知驾驶员。

BCM通过测量控制线中的电流消耗来检测尾灯模块中的故障。为了使其在不使用高精度电流检测解决方案的情况下检测故障,LED驱动实现了一项称为“OFAF(如果一个设备出现故障,则报告该故障并关闭所有设备)”的功能。使用此功能,即使一个LED发生故障,驱动也会关闭特定灯功能中的所有LED。换言之,如果一个LED发生故障,则所有LED也将关闭。

许多LED驱动具有专用的“故障”管脚,可将其互连以实现OFAF。但当一盏灯内或两盏灯(例如挡泥板中和行李箱中的灯)之间的两个LED驱动PCB之间的距离较大时,需要特别关注电磁抗扰性。该方案中,HSS可以有效地利用其对GND短路、对电池短路等保护功能。

图2所示为尾灯解决方案中HSS的简化框图。该图中,TPS92610-Q1 是线性LED驱动,TPS1H200A-Q1是HSS器件。

图2:显示尾灯中使用高侧开关的框图

本解决方案的工作原理如下:

PCB1上的HSS的故障管脚连接到LED驱动的使能管脚EN,而LED驱动的故障管脚连接到高侧开关的输出使能管脚IN。两个信号均上拉至5 V实现定义的启动。正常操作中,PCB1中的HSS为PCB2中的LED驱动供电可能会发生两种故障:

  • PCB1中的LED故障。发生PCB1的 LED故障时,PCB1上的LED通道将被禁用,LED驱动的故障管脚电平走低。这将关闭HSS,从而导致PCB2中的LED熄灭。因此,PCB1中的故障也将关闭灯中的所有LED。
  • PCB2中的LED故障:PCB2 LED发生故障时,LED驱动将关闭PCB2中的LED。PCB2的电流消耗减少,PCB1中的HSS将其检测为开路负载。HSS故障管脚电平走低,并禁用PCB1上的LED驱动,接着将关闭PCB1中的LED。因此,PCB2中的故障将关闭灯中的所有LED。

图3、4和5显示实现的性能。

图3所示为系统启动的框图。PCB1加电时,LED驱动(CH3)和HSS(CH4)的故障管脚电平走高,LED驱动(CH1)、(CH2)的输出电平也将走高。


3:系统启动(CH1:Vout LED驱动PCB1,CH2:Vout LED驱动PCB2,CH3:故障LED驱动PCB1,CH4:故障HSS)

图4所示为PCB1上LED驱动输出(CH1)发生短路的事件。这种情况下,PCB1上的LED驱动(CH3)的故障信号将电平走低并禁用HSS的输出。因此,PCB2上的LED驱动(CH2)的输出电平走低。


4:PCB1(上的LED短路(CH1:Vout LED驱动PCB1(),CH2:Vout LED驱动PCB2(),CH3:故障LED驱动PCB1,CH4:故障HSS)

图5所示为PCB2上LED驱动输出(CH2)上的短路事件。这种情况下,PCB1中的HSS将其检测为开路负载。HSS故障管脚(CH4)电平走低,并禁用PCB1上的LED驱动。因此,PCB1上的LED驱动(CH1)的输出电平走低。

5:PCB2(上的LED短路(CH1:Vout LED驱动PCB1,CH2:Vout LED驱动PCB2,CH3:故障LED驱动PCB1,CH4:故障HSS)

参考文献: