作者： Giusy Gambino Vincenzo Ferraro Filippo Scrimizzi STMicroelectronics

數(shù)字化車燈正在成為汽車生態(tài)系統(tǒng)中越來越重要的一個(gè)方面，具有提高視覺吸引力和交換信息的雙重功能，可以提高車燈的性能和行車安全性。

車燈功能正在發(fā)生重大轉(zhuǎn)變，車企不斷地探索汽車數(shù)字化照明系統(tǒng)的新趨勢和新技術(shù)。

能夠?yàn)檫厽?、剎車燈、尾燈、轉(zhuǎn)向燈等不同功能的車燈創(chuàng)造個(gè)性化的交互式燈光圖案是數(shù)字化照明的一大優(yōu)點(diǎn)，這不僅能夠增強(qiáng)汽車的視覺吸引力，還有助于提高車輛在路上的辨識(shí)度，讓道路上其他使用者更容易發(fā)現(xiàn)車輛。

除了美觀作用外，數(shù)字照明系統(tǒng)還通過多功能方法交換信息，例如，數(shù)字LED 和OLED面板可以向其他道路使用者發(fā)送車況和路況的預(yù)警信息，這將大大提高汽車的行駛安全性，有助于預(yù)防交通事故。

智能駕駛

智能駕駛系統(tǒng)在車載數(shù)字照明監(jiān)控方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，這些復(fù)雜先進(jìn)的智駕系統(tǒng)配備一套先進(jìn)的功能，確保照明系統(tǒng)具有詳細(xì)的診斷、精確的燈光調(diào)節(jié)和全面的安全保護(hù)功能，顯著提高車輛照明的質(zhì)量，改善駕駛體驗(yàn)。

在汽車照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，選對驅(qū)動(dòng)器是一個(gè)重要的產(chǎn)品選型決策，特別是，恒流驅(qū)動(dòng)器和恒壓驅(qū)動(dòng)器之間的選擇尤為重要。

LED車燈開發(fā)者通常優(yōu)選恒流驅(qū)動(dòng)器，因?yàn)楹懔黩?qū)動(dòng)解決方案能夠讓車燈亮度均勻，不閃爍，而恒壓驅(qū)動(dòng)器難以控制電流波動(dòng)，無法精確控制電流，導(dǎo)致LED車燈使用壽命縮短。此外，恒壓系統(tǒng)通常需要增加整流元器件，增加器件將會(huì)降低系統(tǒng)能效。相比之下，恒流驅(qū)動(dòng)器是一個(gè)自給自足的解決方案，不再需要額外增加任何器件，有助于提高LED照明系統(tǒng)的能效。恒流驅(qū)動(dòng)器雖然初始成本較高，但長期積累的能效證明這一初始投資是物超所值。

OLED顯示技術(shù)顯然需要恒流驅(qū)動(dòng)器。OLED采用直流電源才能發(fā)揮更高的性能，而且對電流方向非常敏感?？紤]到潛在的電流變化，恒壓驅(qū)動(dòng)解決方案可能會(huì)影響OLED面板的性能和壽命。OLED面板的電壓-亮度響應(yīng)曲線陡峭，而電流-亮度響應(yīng)曲線相對平坦，這意味著它們的光輸出與工作電流成正比。因此，電流的任何波動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致亮度明顯變化。

因此，我們推薦使用OLED專用驅(qū)動(dòng)器，因?yàn)檫@些產(chǎn)品是專門設(shè)計(jì)的，電流控制精確度更高，輸出電流紋波很小，提供瞬態(tài)過沖保護(hù)，精確的PWM調(diào)光可以實(shí)現(xiàn)亮度動(dòng)態(tài)控制，具有診斷通信和短路保護(hù)功能。

意法半導(dǎo)體的L99LDLH32可以給車企帶來很多好處，這個(gè)尺寸緊湊的芯片采用7mm x 7mm四方扁平48引腳（QFN）無鉛封裝，尺寸雖小，但智能強(qiáng)大。它是為管理車規(guī)OLED面板和LED車燈專門設(shè)計(jì)，符合ISO 26262的汽車安全完整性等級(jí)（ASIL B）的嚴(yán)格要求，確保汽車照明系統(tǒng)達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)的安全要求。

L99LDLH32是一款有32個(gè)穩(wěn)流源的高邊配置線性穩(wěn)流器，如圖1所示。

▲圖1：智能照明驅(qū)動(dòng)器框圖

L99LDLH32的每個(gè)輸出通道都有單獨(dú)的電流源，能夠?qū)㈦娏鲝? mA調(diào)整到15 mA。這種電流調(diào)節(jié)功能是通過每個(gè)通道專用的8位數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）實(shí)現(xiàn)的。電流設(shè)置參數(shù)保存在芯片的非易失性存儲(chǔ)器內(nèi)，這樣設(shè)計(jì)有利于動(dòng)態(tài)重新配置電流輸出，以滿足實(shí)時(shí)電流需求。此外，L99LDLH32能夠在內(nèi)存中保存單個(gè)燈串的設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)一致且可重復(fù)的光輸出，這對于整個(gè)車輛照明系統(tǒng)保持均勻亮度至關(guān)重要。亮度均勻一致不僅是出于美觀的目的，對于需要精確控制亮度的安全相關(guān)功能也很重要。

獨(dú)立電流設(shè)置功能使L99LDLH32驅(qū)動(dòng)器能夠單獨(dú)控制LED燈和OLED面板的每個(gè)像素，精確校準(zhǔn)面板上各個(gè)區(qū)域的亮度，根據(jù)具體需求定制燈光圖案和光影效果。這種精細(xì)控制提供了卓越的調(diào)節(jié)精確度和自適應(yīng)性，這對于復(fù)雜的照明設(shè)計(jì)至關(guān)重要，對動(dòng)態(tài)顯示應(yīng)用特別有用。

對于需要微調(diào)亮度的動(dòng)態(tài)顯示屏（包括具有3D動(dòng)畫的顯示面板），L99LDLH32非常有用。該芯片的亮度調(diào)節(jié)非常靈活，是想要開發(fā)先進(jìn)的響應(yīng)靈敏的照明系統(tǒng)的車企的理想選擇。這些照明系統(tǒng)不僅讓汽車更加吸引人的目光，還有助于提供更安全、更具吸引力的駕駛體驗(yàn)。

總之，L99LDLH32為汽車行業(yè)開發(fā)復(fù)雜的定制化照明系統(tǒng)提供了一個(gè)多用途的功能強(qiáng)大的解決方案，能夠輕松處理復(fù)雜的照明場景。在下一代車輛設(shè)計(jì)中，照明在功能性和美觀性方面都發(fā)揮著重要作用，L99LDLH32將成為下一代車輛設(shè)計(jì)的寶貴資源。

深入分析性能

通過動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)單個(gè)燈串的光強(qiáng)和亮度，L99LDLH32可以管理數(shù)字燈光配置，實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫效果。光強(qiáng)精確控制是通過預(yù)設(shè)高頻脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)和為每個(gè)燈串單獨(dú)設(shè)置高分辨率電流來實(shí)現(xiàn)的。PWM調(diào)制技術(shù)與特定電流設(shè)置的雙重控制方法可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的燈光圖案和效果，讓設(shè)計(jì)人員能夠靈活地創(chuàng)造各種視覺體驗(yàn)。高分辨率電流控制方法確保每個(gè)燈串發(fā)射符合亮度要求的光線，同時(shí)高頻PWM技術(shù)提供平滑的光強(qiáng)過渡和變化，這個(gè)特性對于提高汽車照明和顯示器的質(zhì)量至關(guān)重要。

L99LDLH32的高頻PWM調(diào)光功能不僅可以創(chuàng)造多樣化的照明效果，而且在提高驅(qū)動(dòng)器能效方面也發(fā)揮著重要作用。通過調(diào)整PWM信號(hào)的占空比，可以在不改變電流的情況下控制每個(gè)燈串的亮度，讓照明系統(tǒng)保持高能效運(yùn)行。

這種調(diào)光方法可以最大限度地降低耗散功率，PWM高頻工作確保人眼無法察覺光強(qiáng)變化，帶來既舒適又美觀的無閃爍體驗(yàn)。

此外，這種先進(jìn)的照明控制功能可以降低熱應(yīng)力和功耗，有助于延長照明元件的使用壽命，從而降低維護(hù)成本，在整個(gè)車輛壽命內(nèi)，可以提高照明解決方案的可持續(xù)性。

總之，L99LDLH32的高頻PWM調(diào)光技術(shù)結(jié)合高分辨率電流控制方法，為汽車照明系統(tǒng)帶來一個(gè)先進(jìn)的高能效的解決方案，讓開發(fā)者能夠自由地設(shè)計(jì)超前的燈光效果，同時(shí)確保系統(tǒng)的工作能效、安全性和可持續(xù)性。

除了這些功能之外，L99LDLH32還配備了先進(jìn)的安全保護(hù)功能，為驅(qū)動(dòng)器和照明組件提供重要的安全保護(hù)，包括負(fù)載內(nèi)開路或短路等任何異常檢測機(jī)制。在發(fā)現(xiàn)潛在問題時(shí)，這些保護(hù)功能可以及時(shí)發(fā)出提示信號(hào)。

該芯片還能監(jiān)測溫度，發(fā)出過熱警告，并主動(dòng)處理過熱風(fēng)險(xiǎn)。如果超過安全溫度限值，L99LDLH32會(huì)根據(jù)外部負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻和內(nèi)部溫度傳感器的測量值自動(dòng)介入干預(yù)，關(guān)閉系統(tǒng)，降低輸出電流，啟動(dòng)熱降額安全保護(hù)。

這些保護(hù)功能為汽車照明應(yīng)用提供了一個(gè)全面的安全解決方案，防止?jié)撛诘?a target="_blank">電氣危險(xiǎn)和過熱危險(xiǎn)危害照明系統(tǒng)。

L99LDLH32具有故障安全和跛行模式。在發(fā)生故障時(shí)，故障安全模式可以保護(hù)系統(tǒng)和用戶的安全。故障安全功能使系統(tǒng)進(jìn)入安全狀態(tài)，防止故障損壞系統(tǒng)，避免可能導(dǎo)致人身傷害或損壞的嚴(yán)重故障。

在檢測到故障時(shí)，跛行回家模式會(huì)減少系統(tǒng)功能數(shù)量，把照明亮度維持在一定程度上，這種做法比完全關(guān)閉系統(tǒng)更好。在這個(gè)模式下，盡管出現(xiàn)故障，照明亮度仍會(huì)調(diào)整到安全水平。

故障安全和跛行回家功能對于OLED屏和LED照明系統(tǒng)至關(guān)重要，在安全方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。這兩個(gè)功能也是滿足ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)要求的關(guān)鍵所在。

多用途和靈活性

作為LED燈串和OLED面板驅(qū)動(dòng)器，L99LDLH32的雙重控制功能使其成為汽車照明和顯示領(lǐng)域的多功能組件。該器件的精準(zhǔn)電流控制可以提供LED和OLED發(fā)出亮度均勻的光線所需的電流，管理瞬態(tài)浪涌電流，并保持車輛電氣系統(tǒng)的功能完整性。

電磁干擾也是汽車照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面，L99LDLH32專門設(shè)計(jì)了電磁干擾（EMI）抑制機(jī)制。

該器件引入了一種照明通道開通輕微延遲方法。驅(qū)動(dòng)器是按順序開啟每條照明通道，而不是同時(shí)開通所有通道。本文提供了通道0至7順序開通的演示波形示例，這些圖示說明輸出電壓與輸出電流行為一致（參見圖2）。

▲圖2：采用逐漸延遲開通方法的通道輸出電壓上升沿測量值

只用一個(gè)專用數(shù)據(jù)位即可啟用或禁用所有通道的延遲開通功能，使設(shè)計(jì)人員能夠根據(jù)每個(gè)應(yīng)用的特定要求靈活地定制照明系統(tǒng)的性能。該功能減少了同時(shí)開關(guān)全部通道導(dǎo)致的潛在電磁能量浪涌，從而降低了電磁干擾影響其他車載電子系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)。

除了能夠管理輸出電壓的上升沿之外，L99LDLH32還能夠以相同的精準(zhǔn)度調(diào)節(jié)下降沿。圖3描述了這種均衡的電壓過渡控制方法。

▲圖3：采用延遲開通方法的通道輸出電壓下降沿的測量值

此外，L99LDLH32還確保輸出電壓在通道開關(guān)期間平穩(wěn)過渡。此功能有助于減輕系統(tǒng)承受的電應(yīng)力，并且有助于增強(qiáng)EMI性能。然而，為了有效地利用此功能，需要更高的數(shù)據(jù)帶寬。先進(jìn)的CAN（控制器局域網(wǎng)）FD（靈活數(shù)據(jù)速率）照明協(xié)議支持高達(dá)1Mbit/s的數(shù)據(jù)帶寬，可以滿足這一要求。

此外，該器件內(nèi)部還集成了時(shí)鐘抖動(dòng)功能，以提高EMI抑制效果。具體來說，這個(gè)技術(shù)在嵌入式20 MHz振蕩器上應(yīng)用三角波，如圖4所示。

▲圖4：振蕩器抖動(dòng)曲線

三角波形對振蕩器頻率產(chǎn)生抖動(dòng)效應(yīng)，將噪聲分散在更寬的頻率范圍內(nèi)，把基頻和高階諧波能量分布在更寬的帶寬上，可以降低在任何單一頻率時(shí)產(chǎn)生的噪聲峰值振幅。抖動(dòng)技術(shù)有助于過濾噪聲并有效降低芯片的整體EMI影響。

抗靜電性能

在設(shè)計(jì)汽車LED照明系統(tǒng)時(shí)，抗靜電性能是一個(gè)重要的考慮因素。LED屬于半導(dǎo)體器件，對靜電放電（ESD）很敏感，靜電放電可能會(huì)導(dǎo)致器件損壞或性能下降，引起使用壽命縮短問題。

車輛可能會(huì)受到各種靜電源的干擾，防ESD靜電對于保證汽車LED系統(tǒng)的可靠性和使用壽命至關(guān)重要，特別是剎車燈和轉(zhuǎn)向燈等安全功能所用的LED燈具，因?yàn)樗鼈兊倪B續(xù)穩(wěn)定的工作對于行車安全十分重要。因此，通常會(huì)采取措施增強(qiáng)汽車 LED的抗靜電能力，以確保它們在整個(gè)車輛使用壽命期間保持正常和安全的工作狀態(tài)。

L99LDLH32驅(qū)動(dòng)器采用全面的防靜電放電（ESD）保護(hù)設(shè)計(jì)，以確保其在汽車應(yīng)用中的耐用性和可靠性。該器件包括針對多種類型ESD設(shè)計(jì)的保護(hù)功能，每種防護(hù)功能都是模擬不同的放電場景專門設(shè)計(jì)的靜電放電防護(hù)功能。

人體模型（HBM）靜電防護(hù)是模擬人體可能積累和釋放的靜電，防止人接觸器件時(shí)靜電放電損壞器件。在車間組裝和維護(hù)過程中，人接觸電子部件是很常見的現(xiàn)象，因此，在器件中集成這種類型的靜電防護(hù)功能至關(guān)重要。

帶電設(shè)備模型（CDM）靜電防護(hù)功能用于處理器件本身可能因?yàn)槟Σ粱蚺c其他材料接觸而帶電，隨后在與導(dǎo)電表面接觸時(shí)放電的情況。CDM防護(hù)功能在自動(dòng)化生產(chǎn)過程中尤其重要，生產(chǎn)線上的工件可能會(huì)帶電，然后快速放電，這可能會(huì)造成工件損壞。

機(jī)器模型（MM）靜電防護(hù)功能旨在防止制造設(shè)備或機(jī)械產(chǎn)生的能量更高的放電現(xiàn)象。機(jī)器模型（MM）ESD事件可能比通常由人類接觸引起的事件更為嚴(yán)重，如果沒有充分防范，可能會(huì)造成特別嚴(yán)重的損失。

L99LDLH32具有HBM、CDM和MM ESD三種靜電防護(hù)機(jī)制，證明其設(shè)計(jì)有很高的穩(wěn)健性，能夠耐受從生產(chǎn)到實(shí)際使用可能遇到的各種靜電放電風(fēng)險(xiǎn)。車規(guī)零部件必須承受惡劣工況，全面的ESD保護(hù)措施是必備的基本功能。在這種情況下，如果ESD靜電防護(hù)功能失效，造成的潛在后果是非常嚴(yán)重的，不僅會(huì)引起經(jīng)濟(jì)損失，更嚴(yán)重的是影響乘員的安全。

通過比較L99LDLH32與主要競品，我們可以看到ST驅(qū)動(dòng)器的ESD防靜電性能防更為出色（表1）。

▲表1：ESD性能比較

比較分析表明，雖然L99LDLH32及其市場同類產(chǎn)品的所有引腳都符合HBM的± 2 kV水平的基準(zhǔn)ESD保護(hù)，但L99LDLH32的輸出引腳將ESD電壓提高到± 4 kV，因此表現(xiàn)出色。這種卓越的保護(hù)對于汽車 LED燈和OLED面板特別有利，它們對于剎車燈、轉(zhuǎn)向燈和其他信號(hào)裝置等汽車安全功能至關(guān)重要。L99LDLH32輸出引腳強(qiáng)大的抗ESD靜電放電能力是一項(xiàng)重要功能，可防止ESD導(dǎo)致過早的燈光故障或功能異常，從而確保這些重要組件的可靠性。

對于汽車工程師和設(shè)計(jì)師來說，L99LDLH32的先進(jìn)的ESD防護(hù)功能是一個(gè)重要的考慮因素，在擔(dān)心有ESD問題的汽車環(huán)境中，它可以為汽車照明系統(tǒng)增加一道耐用性和可靠性保障。

結(jié)論

先進(jìn)的功能和產(chǎn)品優(yōu)勢使L99LDLH32成為高級(jí)汽車照明系統(tǒng)滿足現(xiàn)代車輛的視覺美學(xué)和安全要求必不可少的元器件。優(yōu)異的LED燈光和OLED面板管理功能，結(jié)合優(yōu)化的EMI防靜電性能，對于生成可定制的交互式燈光圖案至關(guān)重要，這不僅可以提高車輛的視覺吸引力，還可以增強(qiáng)行駛安全性。

全面的ESD靜電放電防護(hù)是L99LDLH32的一個(gè)非常突出的產(chǎn)品亮點(diǎn)，確保汽車照明系統(tǒng)具有非常高的可靠性。卓越的ESD穩(wěn)健性，尤其是輸出引腳的防靜電放電功能，對于剎車燈、轉(zhuǎn)向燈等關(guān)鍵的安全相關(guān)照明組件維持正常功能至關(guān)重要。

總之，L99LDLH32為汽車行業(yè)開發(fā)先進(jìn)的定制照明體驗(yàn)提供了一種靈活有效的解決方案。在未來的汽車設(shè)計(jì)中，照明系統(tǒng)是功能實(shí)用和美學(xué)設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵要素，出色的駕馭復(fù)雜照明場景的能力使L99LDLH32成為未來汽車設(shè)計(jì)的一個(gè)寶貴資源。