本帖最后由 SACDigiPowSolu 于 2020-8-24 17:21 编辑
1)问题的提出：
通用平台化设计
LED灯的种类繁多，不同功率的负载需要不同的输出电压、电流。使用传统的设计方法需要修改硬件参数来匹配不同的负载，不同的产品需要设计不同的硬件电路，产品各类多，开发周期长。
LED灯需要恒流驱动，电流过大会损坏，需要精确地控制，在LED过热时也需要做降额保护，LED损坏时应该有故障反馈。这就需要更可靠，更智能的驱动电路。
如果有一种方法能够统一设计成一套硬件，通过软件配置参数去适应不同的应用，那就可以大大加快开发速度，同时也减少了硬件电路的种类，对于开发、生产、采购管理都是非常有益的。
转向流水灯
传统的汽车转向流水灯大多采用IO口来控制每一路的LED点亮，这会导致控制芯片与LED之间的连线非常多，不便于结构的设计。有些特殊的结构可能无法使用这种方案来完成PCB布线。
2)设计的考量：
多通道组合大灯
如果我们要设计一个组合式的大灯总成，它含了远光、近光、日行灯、位置灯、转向灯等几组不同的光源，如果每个LED光源使用一套独立的驱动，那样需要做4~5路驱动，成本会比较高。如果能集成到一颗芯片上实现，可以降低设计复杂度，同时也便于点亮逻辑的管理。
比如在转向灯闪烁的时候，可以让同侧日行灯暂时关闭，转向闪烁结束后自动打开。
如果是用每路独立的驱动，中间还需要一些硬件电路来实现控制逻辑；如果使用带MCU的集成方案，则在软件上编程控制就能实现了。
方案框图
3)方案的选择：
拓扑结构的选择
对于不同的灯串，可能有些是需要升压，有些需要降压，如果要做一个通用的方案那必须是支持升降压，Flyback、SEPIC、Cuk 都可以实现，那到底选哪一种好呢？
这三种拓扑中，SEPIC和Cuk由于有耦合电容对开关节点的振铃进行钳位，因此在EMI方面会比较小。而SEPIC的输出电压与输入同相，Cuk则相反。SEPIC的对输入端的纹波影响也是比较小的，可以使用较小的输入电容。因此使用SEPIC拓扑实现升降压是比较理想的方案。
高精度调光的需求
对LED进行调光，需要注意调光对色温的影响。
传统的调光是调LED电流，而电流的变化会引起色温漂移。那如果使用固定电流进行PWM调光则可以避免色温漂移。
但是在PWM调光的开关导通程中会产峰值电流的过冲，影响LED寿命。避免峰值的方法是：在反馈回路中，当PWM关断时保持关断前的电流反馈状态，这样在下一次PWM开通时，电流反馈状态可以实现平滑过度，这就避免了PWM导通时产生的峰值电流过冲。
而在PWM关断时，由于输出电容缓慢放电，LED电流会逐渐减小，会导致色温漂移。为了避免这个问题，我们可以在PWM关断的同时，控制负载开关将LED与驱动输出完全断开，实现LED电流瞬间降为0。这就避免了色温漂移的问题。
常规 PWM 调光技术，存在电流过冲和色温漂移。
增强 PWM 调光技术，避免了电流过冲和色温漂移。
必要的故障保护
如果LED灯珠损坏，应该检测到此故障并作出相应的保护动作。
当LED开路时，输出电压会迅速上升，我们可以使用比较器去检测输出电压，大于设定门限值则自动关闭驱动PWM，达到硬件级过压保护功能。硬件过压保护的好处是响应速度极快，而无需软件干预，即使MCU死机也是有效的。
当LED短路时，输出电压会下降，通过ADC来检测LED灯串两端的电压，与正常LED灯串电压相比较，可以判断LED是否损坏。
如果出现负载短路的情况，由于SEPIC拓扑的输入输出是通过电容耦合的，不会有输入端的直流电压直接加到输出上。由于是恒流驱动，即使在负载短路时，仍保持固定的驱动电流输出，因此不会出现电流成倍增加或烧毁的情况。
另外通过MCU的ADC来采集NTC热敏电阻上的电压，可以方便地实现温度检测和保护功能。MCU还可以接入LIN或CAN实现更高级的灯光控制和故障/状态反馈功能。
EMC考量
通过调整PWM频率，将可能超标的频点移动到余量较大的频点。
使用MCU来控制输出PWM的频率变化可以实现数字抖频，不增加硬件成本，还可以实现不同的抖频方法。对过EMC测试会有一些帮助。
无抖频，在PWM频率的奇次谐波频点上累积较大峰值。
开抖频，将PWM频率奇次谐波的辐射能量分散到附近频点，峰值降低。
SEPIC拓扑低输入纹波的特性，以及耦合电容对振铃的钳位效果也会有助于通过EMC测试。
软启动
在驱动电路启动时，通过软件来控制输出逐渐增加，避免对电源供电的大电流冲击。
三线转向流水灯
使用可编程的电压源输出斜坡电压加到LED灯串上，实现逐次点亮。通过调整电压上升速度可以控制流水速度。
每颗LED之间的连接只需要三根线即可控制，适用于任何结构的流水灯设计。
通过检测反馈端的电压，可以实现LED故障检测。
流水灯框图
4)方案的总结
Microchip 的 PIC16F1779 集成了独立于内核的外设模块来实现开关电源控制、逻辑控制和通信功能。 相比于纯模拟或 ASIC 实现方案， 可显著提升灵活性。使用它来设计的LED驱动方案具备 LED 故障监测、过压/欠压/过流/超温保护，色温维持以及通信和控制等功能，功能非常丰富。
PIC16F1779 可独立控制多达四个 LED 通道，这是大多数现成 LED 驱动器控制器所不具备的一项独特能力，特别适合组合式大灯/尾灯的集成化设计。
PIC16F1779 多通道组合大灯原理图，可以扩展CAN/LIN通讯接口，温度保护等功能。
主控板
整机带流水灯。
整机流水灯点亮。
整机背面。
MCU 外设图形化配置：
使用MPLAB X IDE MCC 插件，以图形化的方式配置外设模块并生成底层驱动和初始化配置。
LED灯串参数配置：
通过参数配置来实现不同LED灯串的快速匹配，只需要修改电流和电压报警值，重新编译下载即可完成快速开发。
匹配不同的LED灯串只需要几分钟！！！
总结以上：
基于Microchip PIC16F1779 高性能CIP外设开发的汽车四合一LED大灯+流水转向灯方案 是一个通用平台化的设计，通过软件配置来匹配不同的负载需求，开发简单，但功能强大。
具备 LED 故障监测、过压/欠压/过流/超温保护，数字抖频，软启动，色温维持以及通信和控制等功能。
三线转向流水灯的设计降低了对结构设计的要求。
方案支持需求可联系：
samho@sac.com.hk
david.xia@sac.com.hk
david: 13923758115
DEMO视频链接：
https://pan.baidu.com/s/1jcwvjsl3wIGEZupeLEuiqg
提取码：tgj3
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2020年5月8日
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