原创 用双路大电流运放来驱动汽车 LED 灯

汽车应用要求输出发光二极管（LED）由具备短路保护功能且适用于LED驱动器的恒流源来驱动。该电流解决方案是一种离散度较大的问题解决法，具有放大器和比较器，可驱动场效应晶体管（FET）或集成的保护FET。这使该电路拥有保护功能，但成本更高且电路板占用空间更多。

TI的ALM2402是一种双路高电压大电流运算放大器（运放），该器件的大电流能力使它可驱动电流达400mA的负载；应用包括汽车尾灯照明或转向指示器。ALM2402拥有对电池短路和对地短路保护功能，还具有一路标记性输出，能使控制系统在遇到不利情况时关闭该器件。本文将说明如何在LED汽车应用（如日间行车灯、刹车灯和转向指示器）里使用ALM2402。

首先，请考虑以下两项要求：

• 您必须在输出端调节V_LED。
• 电流在输出端必须稳定。

图1展示了稳压高侧驱动器（适用于LED尾灯应用）的实施方案。要求串联的二极管能在恶劣的工作环境中避免出现电池反接情况。

图1：使用ALM2402-Q1的LED驱动器

让我们来看一个设计方案，其中V_ccBat = 12V，V_led = 2.6V。假设串联的LED的数量 = 3，有3串这样的LED并联。通过每个LED的最大电流 = 30mA。这些条件要求您的设计支持90mA的最大电流，因为三个LED串是并联的。跨LED的总电压 = 7.8V。通过调整R1和R2，您可以调节ALM2402的V_out，以确保跨LED的电流是恒定的。在这种情况下，假定您让IN = 12V（从电池或稳压开关模式电源【SMPS】处进行设置）。若R1 = 100KΩ，可用方程式1计算出R2：

V_OUT = 12 * R2/（R1 + R2）   （1）

为确保LED具有稳恒电流并能正常运行，您可将ALM2402的输出电压调至9V。9V的选择可确保存在V_bat波动时跨LED的电压依然稳定。

由于V_OUT = 9，所以R2 = 300KΩ   （2）

注意：有一个与LED串联的I_limit限流电阻器。该电阻器基本上可设置通过LED的总电流。下面示出了计算串联电阻的方程式：

R_Ilimit =（V_led * 串联的LED的数量 - 9V）/（90mA）=13.3Ω                                      （3）

下拉IN（它是ALM2402的非反相输入端）可禁用输出端，如图2所示。这使该电路还能在汽车中作为转弯/转向指示器应用进行工作。您可使用NE555等定时器集成电路（IC）来控制闪光速度。

图2：在IN具有参考电压的例子

您也可将TL431-Q1等精确参考用于输出电压控制。输出电压基于该参考电压（由精确输出控制产生）。在这个例子中，TL431-Q1可提供2.5V的参考。就图2而言，可采用以下方程式来设定V_OUT。

V_OUT = 2.5×（R3/R4 + 1）   （4）

如果我们选择让R3 = 200KΩ，则计算出的R4接近77KΩ。可以调节I_limit限流电阻器，以便对从控制板到LED板的长引线进行补偿，从而确保精确的LED电流。

ALM2402-Q1是一种双路放大器，采用单一封装，这使其成为成本和性能均经过优化、可在汽车应用中驱动LED的解决方案。以线性模式驱动LED并不难，但在设计能适当散热的布局方面确实存在挑战。为实现更高效的电源转换，建议使用开关模式电源。