【电源技术】基于 onsemi 汽车前置大灯设计之 NCV78723 电流...

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【电源技术】基于 onsemi 汽车前置大灯设计之 NCV78723 电流调节模块设计

一、 基本介绍

Blitz Fly 方案是世平集团推出的基于 onsemi  NCV7802 & NCV78723 的汽车前置大灯方案。该方案针对汽车前照灯设计，主要分为四个部分：

1. LED 驱动：

以 onsemi NCV78702 以及 onsemi NCV78723 为核心。NCV78702 是一款用于 LED 驱动器的高效 BOOST 芯片，专为大电流 LED 设计，可以通过 SPI 配置输出电压与 NCV78723 搭配，可驱动高达 60V 的多个 LED 串；NCV78723 是一款高效 Buck 双 LED 驱动器，包括 2 个独立的电流调节器，不需要任何外部检测电阻来调节 Buck 电流,也可通过  SPI  进行电流配置。

2. MCU 板：

以恩智浦 MCU S32k 为核心，使用的是世平集团推出的 Echoes 板。通过 SPI 通信控制 LED Driver Board。

3. Motor 板：

以 onsemi NCV70517 为核心。

4. LED 板：

使用的是欧司朗 KW H2L531.TE、KW CELNM2.TK。

今天为大家介绍 NCV78723 电流调节模块设计。

图 1.1 Blitz Fly 方案框图

二、 NCV78723 简介

NCV78723 是一款单芯片高效 Buck 双 LED 驱动器，专为汽车前照灯应用而设计，如近光灯、远光灯、DRL (日间行车灯)、转向指示灯、雾灯、静态转弯等。NCV78723 专为高电流LED 而设计，提供了一个完整的解决方案来驱动高达 60v 的 2 个 LED 串。它包括 2 个独立的电流调节器，用于 LED 串和汽车前灯所需的诊断功能，拥有最少的外部组件——不需要任何外部检测电阻来调节降压电流。

可用的输出电流和电压可以定制每个单独的 LED 串。当一个模块上需要 2 个以上的 LED 通道时，可以组合 2、3 个或更多的器件 NCV78723 ;由于 SPI 可编程性，单个硬件配置可以支持各种应用程序平台。

1. 特点：

• 单芯片
• Buck 拓扑
• 2 LED串高达 60v
• 高电流能力高达 6 A 直流每输出
• 整体效率高
• 最少外部元件
• 集成高精度电流感应
• 集成开关模式降压电流调节器
• 流过 LED 的平均电流调节
• 高工作频率以减小电感尺寸
• 用于 LED 开关和调光的低 EMC 发射
• 用于系统参数动态控制的 SPI 接口
• 故障安全操作 (FSO) 模式，独立模式
  
  

图 2.1   NCV78723 引脚图

2. 原理：

必须向 NCV78723 芯片提供两个电压-低压 VDD 逻辑电源和高压 VBOOST ，用于向降压调节器提供能量。内部原理图如图 2.2 所示，具体讲解如下：

图 2.2   NCV78723 原理图

• VDD 供电：
  
  

VDD 电源是芯片的低压数字和模拟电源。NCV78723 不包含内部 VDD 稳压器，该电压应该由专用稳压器在外部提供，该稳压器满足指定的电压和电流需求，或者可以从 NCV78702 VDD 引脚提供。

• VBOOST 电源：
  
  

VBOOST 电源电压是芯片的主要高压电源。在应用中，电压由升压芯片如 NCV78702 提供。VINBCKx 引脚必须通过低阻抗轨道连接到该电源，以确保适当的降压性能。在 OTP 编程过程中，由欠压比较器监测 VBOOST 电压，以检查 VBOOST 引脚是否有足够的冲击电压。

• VBOOSTM3V：
  
  

是用于降压稳压器集成高侧 P-MOSFET 开关的栅极驱动的高侧辅助电源。该电源直接从 VBOOST 引脚接收能量。

• 内部时钟生成- OSC10M：
  
  

一个名为 OSC10M 的内部 RC 时钟用于运行芯片中的所有数字功能。时钟在出厂前会在工厂进行修整。它的精度在完整的工作条件下得到保证，与外部元件的选择无关。所有计时都依赖于 OSC10M 精度。避免共地和共电源：尽量避免共用地线和电源线，以减少信号之间的互相干扰。可以使用分离的地平面和电源平面来提供良好的地和电源连接。

• BUCK 调节：
  
  

NCV78723 芯片中的两个降压电流调节器是用来为 LED 串提供电流的，BUCK 由外部的 BOOST 供电——本方案中为 NCV78702。

a. BUCK 电流调节原理：

每个 BUCK 控制单个电感峰值电流，峰值电流可通过寄存器编程，并包含恒定纹波控制电路，以确保通过 LED 串的平均电流稳定且独立于电压。BUCK 平均电流由以下公式计算：

图 2.3 BUCK 调节控制平均电流

b. BUCK 过流保护

作为电流调节器， NCV78723 BUCK 本质上是在所有正常情况下防止过流。但是，为了在系统发生故障的情况下也能保护系统不发生过流，系统采用了保护机制。这种保护基于 BUCK 开关上的内部感应:当峰值电流超过最大限制时，内部计数器开始在每个周期增加，直到 BUCKx_OC_OCCMP_THR[1:0] + 1 中写入的计数达到。如果电流低于 OCDRx 水平或降压通道被禁用，并且在每个调光周期也会重置计数。从达到计数的那一刻起，BUCK 一直保持关闭状态，直到读取 SPI 错误标志 OCLEDx。

• NCV78723 具有广泛的嵌入式诊断功能:
  
  

热警告、热关机、 SPI 错误等等

三、 电流调节模块设计

在 Blitz Fly 方案中，针对电流调节模块进行了如下设计如图五所示:

图 3.1 电流调节模块设计

该方案可以实现高达 60V 1A 输出，下面将为大家介绍各模块的功能和作用：

• BOOST 输出，最高为 60V
• M3V 稳压电容，取值为 47 UF, 模块 ④ 和模块 ⑨ 滤波器的时间常数必须低于 PWM 调光中的最小 LEDCTRLx ON 时间，以进行适当的 VLED 测量
• 通道正常工作指示灯
• VLED 引脚滤波电容，取值为 1NF
• 与模块 ⑧ 构成 RC 滤波电路，滤除浪涌尖峰
• 低压模拟和数字电源
• BUCK 结构
• BUCK 稳压器输出电容,取值分别为 1UF、2.2UF
• 确保 IVLED 电流绝对最大额定值所必需的电阻
  
  

四、 总结

以上就是关于本方案的电流调节模块设计，希望能给大家带来一定的参考价值，后续更多精彩请大家持续关注小编哦！

五、 参考文档

[1]  NCV78723 - High Efficiency Buck Dual LED Driver with Integrated Current Sensing for Automotive Front Lighting (onsemi.cn)