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Ansteuerung von RGB-LEDs im Automobil

5. Mai 2014, 15:45 Uhr | Ralf Eckhardt

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Referenz-Design

Ein erster Aufbau wurde mit Einzelkomponenten durchgeführt, um Software für Ansteuerung und Kompensation der LEDs und für die Diagnose und das Programmieren über Netzwerk zu implementieren. Eine Integration mit aktuellen Prozesstechnologien kann unterstützt werden. Als Mikrocontroller wurde ein MSP430 eingesetzt, der in verschiedenen Derivaten mit Q100-Qualifikation zur Verfügung steht.
Für den Testaufbau wurde ein MSP430FR5969 mit 64 KB FRAM verwendet. Der Speicher ist nichtflüchtig aufgebaut und kann wie ein RAM beschrieben und gelesen werden. Beim Abschalten der Spannungsversorgung bleiben die Daten erhalten. Das macht den Speicher für Programm, Daten und Parameter nutzbar. Zum einen braucht man keinen Software-Treiber zur EEPROM-Emulation wie bei herkömmlichen Flash-Bausteinen. Zum anderen lassen sich die nahezu unbegrenzten Schreibzyklen gut zur Realisierung eines Betriebsstundenzählers nutzen; auf diese Weise lässt sich eine effektive Helligkeitskompensation bei LEDs mit zunehmender Alterung implementieren. Der MSP430FR5969 stellt weiterhin „Capacitive Touch“-Funktionen zur Verfügung, die zum Einschalten durch Berührung oder zum Einschalten durch Annäherung eingesetzt werden können.
Als LED-Stromquelle wurden Bausteine des Typs TL4242 eingesetzt. Dieser Baustein bietet eine Stromquelle, die über einen externen Widerstand auf den benötigten Strombereich voreingestellt werden kann. Der Treiber bietet Schutz vor Überstrom, Überhitzung und gegen Verpolung. Über einen PWM-Eingang besteht die Möglichkeit, den LED-Strom über den PWM-Ausgang des Mikrocontrollers einzustellen. Für eine RGB-LED werden drei Treiberbausteine benötigt. In einer integrierten Version können dann natürlich die drei Stromquellen auf einem Silizium-Chip realisiert werden. Denkbar wäre es auch, einen Baustein einzusetzen, der drei Stromquellen in einem Gehäuse integriert.
Als LIN-Transceiver kann der SN65HVDA100-Q1 verwendet werden, dessen Funktion auch später integriert werden kann. Allerdings wurde die SNPD-Funktion durch einen externen Transistor realisiert, der in die integrierte Lösung dann noch eingebaut werden muss; die Funktion lässt sich aber damit darstellen. Als LIN-Transceiver kann der SN65HVDA100-Q1 verwendet werden, dessen Funktion auch später integriert werden kann. Allerdings wurde die SNPD-Funktion durch einen externen Transistor realisiert, der in die integrierte Lösung dann noch eingebaut werden muss; die Funktion lässt sich aber damit darstellen. Als Spannungsregler wird ein TPS54040Q1 verwendet, der die Batteriespannung von 12 V auf 5 V herunterregelt. Der Regler übersteht einen Load Dump und kann Spannungsspitzen bis 42 V verarbeiten. Strombegrenzung sowie ein erweiterter Temperaturbereich stehen zur Verfügung. Die Gesamtschaltung ist auf einer Entwicklungsplatine realisiert, die zur Software-Entwicklung und zur Funktionsdarstellung verwendet werden kann.
Mit diesem Aufbau wurde das Ansteuerungskonzept für RGB-LEDs, Temperaturkompensation der Helligkeit und des Farbtons bei RGB-LEDs sowie das LIN-SNPD-Verfahren realisiert und getestet.