功率级设计（应用实例2)
*应用实例2：此示例采用了60 W LCU的设计，它包含三组负载：52 V/320 mA DRL、15 V/0.55 mA雾灯、8 V/3 A激光模块，如图4所示。
- 解决方案3：为DRL 52V/320mA和雾灯15V/0.55mA设计63 V升压，为激光模块8V/3A设计9.5V SEPIC
- 解决方案1：为三组降压设计63V升压。使用两相并联升压来驱动60W可简化MOSFET和电感器的设计过程。
如果激光通道输出电流为3A，或者是更高的6A，那么解决方案3将是一个不错的选择。ASL2500寄存器拥有丰富的环路补偿参数(Kp、Ki)选择，其频率由SPI设置，范围为125K-700KHz。这表示也可将其配置为SEPIC转换器，以在某些典型的负载条件下使用。在本示例中，SEPIC转换器很适合驱动激光二极管，因为电池电压即可以高于也可以低于其输出电压。由于SEPIC输出电压仅比激光二级管（8 V）高出几伏，而在升压拓扑结构中，典型的输出电压要高于电池的最高电压，比如升压输出35 V，如图5。所以在效率方面，这个特性可以优化降压通道的占空比，使降压续流二极管的功耗达到最低。Buck 3的效率非常接近于同步整流降压（使用低侧MOSFET替代续流二极管的拓扑结构）的效率。因为Buck3的运行占空比较高，且续流二极管(D1)大部分时间都被关闭。
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例如：采用解决方案1时，在63 V降压电压、3 A电流下，如果驱动2个LED，则二极管的占空比为88%
3 A * 0.7 V * 0.88 = 1.89 W
采用解决方案3时，如果降压为9.5 V，则二极管的占空比为19%
3 A * 0.7 V * 0.19 = 0.4 W
图5 解决方案3的示意图
在图5中，如果SEPIC是第一级，就能够使用具有较低栅极电荷和“导通”电阻的40 V甚至30 V MOFSET。使用30 V肖特基势垒整流器，VF和反向泄漏电流都会低于其60 V或100 V的型号。对于降压电感器，交流和直流损耗也会减少。此外，buck 3的成本和尺寸会最大程度地缩减。
图6 buck3的典型示意图
如果我们更加仔细地研究buck 3，就能发现在元器件选择上的不同。图6显示的是buck 3的典型示意图，下方表2则总结了外围元件的变化，特别是在SEPIC作为第一级时，Rdson、栅极电荷、VF、反向泄漏电流、DCR和交流损耗都会减少。下方表3显示了60 V输入电压与9.5 V输入电压下，单独测buck 3得到的效率的提升。表4中的结果是在第一级驱动和所有降压级驱动都运行时测得的。
表2：buck3的元件变化
表3：buck3的效率提升
在系统效率比较表4中，解决方案1现在正在驱动buck3中的3A负载。我们可以看到，与之前在应用案例1中看到的、驱动buck 3中的2 A相比，效率下降了大约3%。这表明，对于应用实例2中的3 A激光通道示例而言，典型的单个升压电压并不是最好的选择。从整个系统的角度来看，采用解决方案3提高的效率为1.65%。
表4：应用实例3的系统测试结果
总结：在本文的开头部分，我们探讨了汽车前照灯正在逐步发展为带有激光功能或矩阵光束的LED灯。发生这种转变有三重原因：节能、无眩光、扩大照明范围。如本文中所述，恩智浦汽车照明驱动IC基于对LCU设计和IC设计知识的深厚了解，以及世界一流的汽车A-BCD混合信号HV工艺 。旨在提供 灵活平台化的LED汽车照明解决方案。
作者：李琛琳，恩智浦半导体，汽车固态照明高级应用工程师
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