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LED-Treiberlösungen für Automotive-Applikationen

20. September 2010, 11:33 Uhr | Von Eric Hoyt

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Scheinwerfer-Applikation mit Aufwärtswandler

Immer häufiger bestücken OEMs die Front ihrer neuen Modellreihen mit LEDs – sei es als Scheinwerfer oder in Form anderer Beleuchtungseinrichtungen. Eine typische Scheinwerfer-Applikation kann beispielsweise zehn weiße LEDs enthalten, die sich auf verschiedene Weise verschalten lassen. Im Falle von LEDs mit einer typischen Vorwärtsspannung UF von je 4 V wird zur Ansteuerung der LEDs ein DC/DC-Aufwärtswandler benötigt, wenn der Entwickler eine Topologie bevorzugt, in der alle LEDs in Reihe geschaltet sind. Hierfür kommt ein einziger Aufwärtswandler zum Einsatz, der sich aus der Bordnetzspannung (12 bis 14 V) speisen lässt. Für diese Anwendung kommen mehrere ICs aus dem Portfolio von National in Frage, wie die zur LM342x-Familie gehörenden Bausteine LM3421, LM3423, LM3424 und LM3429. Zudem finden sich in dieser Familie zahlreiche ICs, die sich in Aufwärts-, Abwärts-, Aufwärts-/Abwärts- oder SEPIC-Topologien als Controller für einen externen MOSFET einsetzen lassen. Die ICs LM3421, LM3423 und LM3429 regulieren den LED-Strom nach dem „Peak-Current-Mode“-Verfahren mit prädiktiver Einstellung des Off-Intervalls. Diese Kombination ermöglicht eine unkomplizierte Schleifenkompensation und sorgt prinzipbedingt für eine Vorkopplung der Eingangsspannung. Der LM3429 als Basismodell der Familie stellt eine größenoptimierte Controller-Lösung dar. Der LM3421 verfügt zusätzlich über einen integrierten Treiber zur Kontrolle eines externen Dimmungs-FET und enthält Funktionen für einen „Zero- Current-Shutdown“ des Systems. Zum weiteren Funktionsumfang des LM3423 zählen ein Flag-Ausgang zum Signalisieren des LED-Status, ein Fehler- Flag, ein programmierbarer Fehler- Timer und ein Logik-Pin, mit dem sich die Polarität des Dimmungs-Treibers festlegen lässt. Der LM3424 ähnelt in seinem Funktionsumfang dem LM3421, arbeitet aber nach der standardmäßigen „Peak-Current-Mode“- Regelmethodik. Im Fall des LM3424 lässt sich ferner die Schaltfrequenz programmieren oder zu einer externen Quelle synchronisieren. Hinzu kommen Steilheitskompensation, Soft-Start und eine thermische Foldback- Funktion für den LED-Strom. Folglich lässt sich durch die Verwendung eines Controller-ICs aus der LM342x-Familie eine hohe Flexibilität hinsichtlich des gewünschten Funktionsumfanges und des System- Designs erzielen. In Bild 1 ist beispielhaft dargestellt, wie mit einem Baustein dieser Familie in einer Boost- Konfiguration eine Reihe mit zehn LEDs angesteuert wird. Ein entscheidendes Merkmal der LM342x-Topologie ist die Tatsache, dass die Stromabtastung stets auf der High-Seite der LEDs erfolgt. Dadurch wird es möglich, die Katode der letzten LED in der Kette vor Ort mit Masse zu verbinden und die abgetastete Spannung differenziell an das IC zurückzuführen. Dies kann von Vorteil sein, da zwischen der LED-Reihe und dem Treiber-IC eine große Distanz liegen kann.