如何使用溫度傳感器在汽車照明中實現線性熱折返
發布時間:2021-05-01 責任編輯:wenwei
【導讀】溫度是汽車發光二極管(LED)前照燈和尾燈應用中的一大問題。LED可承受高環境溫度,同時在大電流下驅動以產生必要的亮度。這些高環境溫度與大工作電流相結合,會使LED的結溫升高,通常僅額定溫度就高達150℃。結溫較高的情況下,特別是結溫與數據表規格不符時,可能會損壞LED並縮短LED壽命。那麼,應如何做來降低LED的結溫呢?
等式1表示每個LED消耗的電功率:
其中:Vf 是LED的正向電壓,ILED是通過LED的電流。等式2是結溫的通式:
其中:TJ 是結溫,TA 是環境溫度,θJAP是以攝氏度每瓦測量的LED結環熱阻。
將電功率等式代入結溫方程可得到等式3:
LED正向電壓和熱阻都是LED封裝的特性。顯然,在不同的環境溫度下,LED電流是唯一的控製參數,其可驗證LED結溫是否符合最大規格。
為了改變通過LED的電流,您需要將環境溫度測量值反饋至LED的驅動電路。設計人員經常使用負溫度係數(NTC)熱敏電阻來測量環境溫度。而這些NTC熱敏電阻會隨環境溫度的變化改變其電阻,因此設計人員需要測量NTC熱敏電阻兩端的電壓,然後將該測量值轉換為溫度。
然而,NTC熱re敏min電dian阻zu的de一yi大da問wen題ti在zai於yu其qi電dian阻zu隨sui著zhe溫wen度du的de升sheng高gao而er非fei線xian性xing地di減jian小xiao。此ci外wai,由you於yu電dian阻zu非fei線xian性xing地di減jian小xiao,其qi電dian流liu消xiao耗hao會hui使shi溫wen度du呈cheng指zhi數shu級ji升sheng高gao。由you於yu通tong過guoLED的電流與溫度成線性比例,因此擁有非線性器件需要一些外部電路或微控製器來線性化NTC熱敏電阻電壓,並正確地調節通過LED的電流。
TI LMT87-Q1等模擬輸出溫度傳感器集成電路(IC)能(neng)夠(gou)產(chan)生(sheng)跟(gen)蹤(zong)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)的(de)電(dian)壓(ya),使(shi)用(yong)該(gai)器(qi)件(jian)可(ke)以(yi)簡(jian)化(hua)總(zong)體(ti)溫(wen)度(du)測(ce)量(liang)電(dian)路(lu),便(bian)於(yu)您(nin)實(shi)現(xian)線(xian)性(xing)熱(re)折(zhe)返(fan)曲(qu)線(xian)。溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)可(ke)直(zhi)接(jie)反(fan)饋(kui)到(dao)產(chan)生(sheng)LED用電流的器件中,而無需加裝外部電路或微控製器以使NTC熱敏電阻輸出線性化。這樣一來,需要的組件更少,且無需使用微控製器即可實現熱折返。
圖1中對NTC熱敏電阻和模擬溫度傳感器方法的使用進行了對比。圖2所示為NTC熱敏電阻電壓相較於LMT87-Q1輸出電壓的非線性。

圖1:NTC熱敏電阻熱折返與模擬溫度傳感器熱折返解決方案

圖2:LED驅動器在整個溫度範圍內的電壓輸入
圖2所示為NTC熱敏電阻兩端的電壓與LMT87的輸出電壓之間的差異。將NTC熱敏電阻與10kΩ的電阻器串聯在一起(NTC熱敏電阻的B25/85值為3435K,R25為10kΩ),可計算出NTC熱敏電阻的電壓。
雖然不違反結溫非常重要,但熱折返會使LED的發光度發生改變。發光度實際上就是LED的亮度。LED具有稱為熱滾降的特性,該特性基本上是在高溫下降低的光效率。因此,雖然允許LED的結溫非常高,但不能嚴重違反其最大規格,否則可能會導致亮度低於預期或需要的亮度。
決定LEDfaguangdudelingyidazhuyaoyinsushizhaomingmokuaizhongshiyongdeguangxueshebei。yinci,suiranrezhefanxuyaoxianxingyunxing,ninkenengxuyaozaibutongweizhiqianzhiquxian。zaishejixitongderezhefangongnengshi,bixujiangsuoyouzhexiedongtaiyinsukaolvzainei。
欲了解有關線性熱折返的更多信息和使用TI模擬溫度傳感器更改熱折返曲線的簡單方法,請參見TI汽車日間行車燈(DRL)具有線性熱折返功能的LED驅動器參考設計TI設計(TIDA-01382)。
其他信息:
● 了解更多有關汽車照明的信息
● 在矩陣LED前照燈多通道溫度傳感參考設計中實現熱折返的不同拓撲結構
● 了解有關在汽車照明中實現PWM精確調光的更多信息
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