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1.前言

雖然我們在黑暗中駕駛時甚至可能不會考慮汽車的前燈和尾燈，但我對這些照明系統設計中涉及的許多聰明設計讓人著迷：

· 車身造型師創造了令人敬畏的前燈和尾燈形狀，吸引司機購買汽車

· 政府監管機構關注光束的圖案和亮度

· 系統架構師決定光源和功能

· 光學工程師開發反射器和玻璃特性，

· 機械工程師選擇材料并設計光源的物理結構

· 電氣工程師設計電路來驅動光源并與車輛電子設備進行通信。

由于涉及燈的設計的學科如此之多，顯然有許多設計選擇的排列可用于創建最終產品。我想闡明以下選擇之一：LED 燈。

2.汽車 LED燈

就像家里的燈一樣，汽車的外部照明傳統上也是基于白熾燈泡。正如基于發光二極管 (LED) 的燈在家庭中變得流行一樣，汽車中基于 LED 的燈也 越來越受歡迎。LED 作為光源的一種此類應用是汽車尾燈和剎車燈功能。設計人員通常使用一組共享的 LED 燈串作為這兩種照明功能的光源。當駕駛員踩下剎車時，LED 發出的光會變亮，否則會變暗以實現尾燈功能。設計人員借助在驅動 LED 光源的電子設備中實現的調光功能來實現這一點。

相比幾年以前，現在使用 LED 的應用越來越多。這些應用從高端視頻顯示器到低端照明應用，不一而足。設計人員通常只需要專用 LED 驅動器的部分功能，但卻無力負擔控制它們所需的微處理器的相關成本費用。

專用LED驅動器常常被設計為微處理器控制型，旨在實現諸如模擬或脈寬調制(PWM) LED 電流控制、每個 LED 的獨立控制、LED 狀態和故障信息讀取等特性。對于一些僅要求恒定 LED 電流的應用(例如：LED 照明或者發光)來說，可能不需要這些高級特性。在這些應用中，諸如 TLC555 的 555 定時器可以代替微處理器，從而在實現 LED 電流精確控制的同時降低系統成本，其與輸入電壓、溫度和 LED 正向壓降無關。

圖 1 顯示了驅動汽車前燈和尾燈中 LED 燈的電子設備框圖。

圖 1：框圖顯示了在汽車照明中驅動 LED 的典型架構。

汽車 LED 大燈和尾燈系統調光的幾個關鍵考慮因素包括：

· 帶 PWM 的 LED 驅動器：如圖 1 所示，LED 驅動器是一個為 LED 提供電流的電子電路，它接收來自定時器電路的脈寬調制 (PWM) 信號。這個 PWM 信號的占空比控制 LED 中 LED 驅動器驅動的平均電流，進而控制 LED 光源發出的光的亮度。因此，當駕駛員踩剎車時，LED 發出的光會變亮，否則在僅指示汽車存在時就會變暗。電子設計工程師通常使用 TI 的 555 定時器集成電路 (IC) 生成 PWM 信號，這是許多行業（汽車、工業和許多其他行業）中的流行 IC。

· 占空比精度： 555 基于定時器的 PWM 信號的一個缺點是占空比的準確性。555定時器IC影響占空比的參數因器件而異；這意味著一個 555 IC 定時器產生的占空比可能與另一個 555 IC 產生的占空比不同，即使設計中的每個組件值都相同。在汽車中，這意味著右側尾燈的亮度可能與左側尾燈不同。啊! 為了解決這個問題，一種產生精確占空比 PWM 信號的方法是將 555 IC 替換為使用晶體作為時鐘源的微控制器。然而，該解決方案涉及更昂貴的組件和軟件編程。另一種方法是在制造過程中校準尾燈的亮度。

· 反饋： 第三種可能性是使用反饋。圖 2 顯示了這種方法。想法很簡單：將 PWM 占空比與精確參考進行比較，然后調整定時器的電路輸出。這是一個既優雅又具有成本效益的聰明想法。

圖 2：框圖顯示了添加反饋以提高基于 TI 555 的定時器電路生成的 PWM 信號的精度。

· 555 定時器的時鐘速度決定了 LED 開關的快慢。每個 LE 下降沿將 SDI 數據鎖存至另一個八內部開/關鎖存器中時，八時鐘脈沖期間 LED 電流在 0-100%之 間斜坡變化，從而開啟或者關閉另一個八輸出。圖 2 顯示了產生的階梯狀 LED 電流，其隨每個連續 LE 下降沿而增加和減少。即使是相對較慢的 10 kHz 時鐘頻率，也會產生一個僅為 0.8mS 的關-開和開-關過渡，我們人眼對此的感覺僅是一瞬間。利用非常慢的時鐘頻率可以實現逐漸開和關。將時鐘頻率設置為 0.1Hz，可以在 0.8 秒時間內逐漸開啟和關閉 LED。