Intelligentes Rückfahrlicht
IC-Familie mit erweiterter Diagnosefunktion
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Power Shift-Funktion
Der Baustein TLD1114-1EP (1in/1out) mit seiner integrierten Power-Shift-Funktion unterstützt einen weit nutzbaren Ausgangsstrombereich bis zu 360 mA. Dadurch findet er bevorzugt in Brems-, Rückfahr- und Nebelschlussleuchten Verwendung. Diese Lichtfunktionen bewirken eine erhöhte Verlustleistung im LED-Treiber. Die integrierte Power-Shift-Funktion erlaubt es, einen Großteil der auftretenden Verlustleistung in externe Widerstände abzuführen. Dadurch kann der Baustein auch einfach mit dem Maximalstrom betrieben werden. Die Widerstände können gleichmäßig über die Leiterplatte verteilt werden, um deren zur Verfügung stehende Kühlfläche optimal zu nutzen.
Die Power-Shift-Funktion im Baustein TLD1114-1EP basiert darauf, dass ein Teil des Stromes extern am Leistungsteil des Bausteins vorbeigeführt wird. Der externe Strom fließt durch einen Widerstands/MOSFET-Schaltkreis (Bild 5). Die Widerstände R1 und R2 tragen den Großteil der auftretenden Verlustleistung, während der externe MOSFET lediglich dazu dient, den Leistungskreis zu schalten.
Das Diagramm zeigt die Aufteilung des LED-Stromes in den bausteininternen Strom IOUTS und den externen Power-Shift-Strom IPS. Sobald die Versorgungsspannung US die Ausgangsspannung UfLED und die MOSFET-Schwellspannung UGS(th) überschreitet, wird der Power-Shift-Zweig aktiviert. Um den LED-Strom hochgenau zu regeln, wird dieser Strom wieder in den Baustein zurückgeführt und in dessen Regelkreis eingekoppelt. Der Regelkreis misst den externen Strom und erhöht ihn, um den eingestellten LED-Strom zu erreichen.
Der Grad der Stromaufteilung lässt sich über die Größe der externen Widerstände einstellen. Der externe MOSFET kann bei manchen Lichtfunktionen eingespart werden – bei mittleren Strömen von ca. 250 mA und falls die Lichtfunktion nur über die Versorgungsspannung geschaltet wird.
Applikationsbeispiel: kombiniertes Rück- und Bremslicht
In vielen Fahrzeugen werden verschiedene Rücklichtfunktionen über dieselben LEDs realisiert. Dies ist z.B. der Fall bei kombinierten Brems- und Rückleuchten. Eine Anpassung des LED-Stroms führt zu den unterschiedlichen notwendigen Licht-Abbildungen. Ein gängiges Mittel hierfür ist die Pulsweitenmodulation (PWM) der LEDs. Die LITIX Basic+ Familie bietet zwei Bausteine mit einem integrierten PWM-Timer-Modul: TLD2141-3EP (1in/3out) und TLD2142-1EP (1in/1out). Mit ihnen lassen sich kombinierte Rücklichtfunktionen kosteneffizient darstellen. Die kombinierte Rücklichtfunktion wird durch Änderung der Pulsweite erzielt, z.B. 100 % für Bremslicht und 20 % für das Rücklicht.
Ein Anwendungsbeispiel ist die Kombination von drei LITIX Basic+ Bausteinen (ein TLD2141-3EP und zwei TLD2131-3EP), um ein kombiniertes Rück- und Bremslicht bestehend aus neun LED-Ketten mit jeweils drei LEDs zu konfigurieren.
Der TLD2141-3EP arbeitet als Timer-Baustein, der das PWM-Signal für alle drei Bausteine erzeugt. Die LED-Treiber werden automatisch aktiviert, sobald an einer der in Bild 6 gezeigten Versorgungsleitungen (UTAIL oder USTOP) Spannung anliegt. Dabei wird auch die PWM-Treiberstufe aktiviert. Die Einstellung von PWM-Frequenz und Pulsweite erfolgt mittels zweier Widerstände und eines Kondensators. Über einen PWM-Ausgangspin gelangt das vom TLD2141-3EP erzeugte PWM-Signal zu den anderen beiden Bausteinen. Damit sind weniger externe Komponenten nötig und alle LED-Treiber arbeiten synchron, um eine gleichmäßige Helligkeitsänderung zu erzielen.
Bei Schalten der Brems-Versorgungsleitung USTOP wird die PWM-Treiberstufe über eine einfache Transistorschaltung auf 100 % eingestellt und damit die Helligkeit der LED für den Bremslichtbetrieb erhöht. Das im Bild 6 rechts dargestellte Diagramm zeigt den LED-Strom in Abhängkeit der Eingangs- signale für Rücklicht (UTAIL) sowie Stopplicht (USTOP).
Einige der LITIX Basic+ Bausteine verfügen über einen Ausgang, der es erlaubt, den analog eingestellten LED-Referenzstrom einem weiteren LITIX Basic+ vorzugeben. Dafür müssen der OUT_SET-Pin des ersten und der IN_SET-Pin des zweiten Bausteins miteinander verbunden werden. Dank dieser Verbindungsmöglichkeit können Systementwickler weitere Widerstände einsparen.
Die Autoren
LITIX-Familie im Überblick
Die LITIX Basic+ Familie gehört zur Familie der LITIX LED-Treiber von Infineon für Automobilanwendungen. Neben LITIX Basic+ für Low- und Medium-Power-Außenbeleuchtung gibt es die Familien LITIX Basic, LITIX Linear, LITIX Power und LITIX Power Flex. LITIX Basic und LITIX Linear adressieren Low-Power- bis High-Power-Anwendungen im Rücklichtbereich. LITIX Basic kommt auch bei LED-Applikationen im Inneren des Fahrzeugs zum Einsatz, zum Beispiel als LED-Leselampe, sowie für kostensensitive Frontlichtanwendungen, etwa als Tagfahrlicht. Die LITIX Power-Familie besteht aus DC/DC-Wandlern für den LED-Einsatz im Tagfahr-, Abblend- und Fernlicht. Die im Jahr 2016 eingeführten DC/DC-Wandler der LITIX Power Flex-Familie sind für Lichtfunktionen mit einem hohen Anspruch an Lichtleistung und Effizienz entwickelt worden.
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