DC/DC-Controller für LED-Scheinwerfer von Fahrzeugen

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Würth Elektronik eiSos GmbH & Co. KG

Infineon Technologies AG

Flexibiler dank synchronem Zweikanal-DC/DC-Treiber

Nicht immer ist eine Buck-Boost-Regelung notwendig oder sinnvoll und aus Gründen der Flexibilität oder der Gesamtleistungsaufnahme kann es hilfreich oder notwendig sein mehrere synchrone DC/DC-Kanäle für die Versorgung von LEDs bereitzustellen. Die beiden zweikanaligen DC/DC-Controller der LITIX-Power-Flex-Familie sind daher eine ideale Ergänzung zu den H-Brücken-Treibern und können sowohl im Spannungs- als auch im Strommodus betrieben werden.

Neben dem hocheffizienten Betrieb von Hochstrom-LEDs in verschiedenen Boost-Topologien (TLD5541-2QV) eignen sich diese Bausteine insbesondere auch als Zweikanal-Buck (TLD5501-2QV) oder als Multiphasen-Spannungsversorgung für Matrix- bzw. Pixel-Anwendungen, bei denen LEDs beispielsweise in einem parallelen Ansatz mit nachgeschalteten Stromquellen betrieben werden.

Bereits bei heutigen Konzeptansätzen werden dabei Ströme von mehr als 10 A pro Lichtquelle benötigt, wie zum Beispiel bei Eviyos, der 1024-Pixel-Lichtquelle von Osram. Der TLD5501-2QV in Multiphasen-Buck-Konfiguration verringert, im Vergleich zu Single-Phase-Systemen, die maximal auftretenden Ströme in der Leistungsstufe und es können damit u.a. die Kosten der Spulen reduziert werden.

Die Möglichkeit die externen MOSFETs an die Anforderungen der Applikation zu dimensionieren ist hier ebenfalls ein entscheidender Vorteil, um die Systemkosten zu reduzieren. So hat sich zum Beispiel die Verwendung der 40-V-MOSFETs OptiMOS-5 (IPZ40N04S5L-xxx) speziell für die Versorgung der Eviyos Lichtquellen bewährt, da sowohl im RDS(ON)-Bereich als auch in den Schaltphasen der MOSFETs die Verlustleistung geringgehalten wird.

Hocheffiziente DC/DC-Treiber sind jedoch nur ein Teil der für hochauflösende Pixel- oder Laser-Applikationen benötigten Ansteuerelektronik. Daher ist es wichtig, dass sich alle Schlüsselkomponenten, wie DC-DC-Treiber, Mikrocontroller, Mikrocontrollerversorgung und Interfacebausteine zu einem Gesamtsystem fügen (Bild 5). Die richtige Auswahl der Komponenten ist dabei mitentscheidend für die Gesamtleistungsfähigkeit eines solchen komplexen Systems. Infineon kann hier mit seinem breiten Automobil-Halbleiterportfolio auf Basis aufeinander abgestimmte Systemkomponenten helfen die entscheidenden Systemvorteile zu erzielen.

DC/DC-Wandler für weitere LED-Anwendungen im Kfz

Neben den klassischen Frontlicht-Anwendungen kommen zunehmend auch für Rück- und Innenraumlicht-Anwendungen DC/DC-Spannungsversorgungen für nachgeschaltete Stromquellen beziehungsweise Schalter mit Widerständen zum Einsatz (Bild 6). Die Aufgabe des Schaltreglers ist im Falle von Stromquellen, die Versorgungsspannung auf ein Niveau zu regeln, bei dem die Verlustleistung deutlich reduziert wird. Kommen stattdessen Schalter mit nachgelagerten Widerständen zum Einsatz, ist durch die stabile vorgeregelte Spannung eine höhere Stromgenauigkeit an den LEDs und eine verringerte Verlustleistung an den Vorwiderständen erzielbar.

Neben der hohen Effizienz für Ströme von bis zu 5 A für die Versorgungen eines kompletten Rücklichts, ist auch ein exzellentes EMV-Verhalten eine Grundvoraussetzung. Auch hier stellen moderne DC/DC-Treiber wie die Bausteine der LITIX-Power-Flex-Familie, dank hoher Effizienz und aktiver EMV-Optimierung, eine ideale Grundlage zur Umsetzung neuer Automobiler-Lichtarchitekturen dar.

Verfügbarkeit und Gehäuse

Die beiden synchronen H-Brücken-DC/DC-Regler TLD5541-1QV und TLD5190QV sowie die beiden synchronen Zweikanal-DC/DC-Regler sind bereits in Serienproduktion. Verfügbar sind sie im VQFN-48-Gehäuse und die H-Brücken-Treiber zusätzlich auch im TQFP-48-Gehäuse. Wie alle LITIX-LED-Treiber sind sie für den Einsatz im Automobilbereich qualifiziert (AEC-Q100). Infineon unterstützt das Design mit Demoboards, Datenblättern, Application Notes und PSpice-/Simetrix-Simulationsmodellen.

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* Torsten Klemmer ist Marketing Manager LED Driver und Stefan Stögner ist System Engineer für Automotive LED, beide bei Infineon Technologies.

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