TI的五大汽车照明系统

·自适应前照灯系统

在夜间行车时，大家可能遇到过这样的情形——对面车辆的远光灯太亮，会让你出现视线盲区，如果你也恰好开着远光灯，对方驾驶员也会出现视线盲区，这样有很大的安全隐患。为了避免悲剧的发生，车企花了很多精力去研发技术。传统的方式是使用卤素灯泡或氙气灯泡做汽车前大灯，为此车企还推出了“自动调节远近光”技术，在检测到前方有车辆或行人时，可自动把远光调为近光。不过，当前方同时有行人和车辆时，调成近光会让驾驶员的视野受限，导致难以看到对面的行人。在这种情况下，TI研发了自适应前照灯系统。

TI自适应前照灯系统

当对面有车辆或行人时，汽车只需把部分光驱调暗，其他的光保持原来的状态，这样就能有效避免眩光，且不影响驾驶员的视野范围。采用LED灯泡作为前大灯的光源，就需要相应的LED驱动器。TI即将发布的两款新品：TPS92682-Q1和TPS92520-Q1，专门针对LED前大灯应用场景。龚松介绍说：“如果你发现TI的某个产品有“-Q1”的后缀，就说明它已经通过AEC-Q100质量体系认证，是合格的汽车级产品。”

德州仪器（TI）LED驱动器产品线经理龚松

TPS92682-Q1是双通道的LED controller（LED控制器），其特点是非常灵活、极易配置。该产品支持各种拓扑结构，如升压拓扑、降压拓扑、升降压拓扑和反激式拓扑等，还可实现CC（Constant current，恒流）或CV（Constant current，恒压）输出模式，能独立地作为静态大灯的解决方案，也可与其他芯片配合用在动态大灯解决方案中。

不同型号的汽车或不同的车企，对前大灯的造型和内部LED的配置要求不一样，这需要不同的芯片。龚松表示，TI的TPS92682-Q1芯片具有可配置性，其内部参数能通过设置来设定，比如通过对过流电压等设置来满足不同需求，可用一颗IC组成不同的拓扑架构，通过预设不同的参数，来满足不同车型号和不同OEM之间的需求。从公司运营、采购和生产的角度来看，只需要管理一颗料就可满足不同的项目。从工程师的角度来看，使用一个芯片越久就对该芯片越了解，设计出来的系统也会越成熟、可靠。

TPS92520-Q1是业界首颗单片双路同步降压LED驱动器，具有4.5V至65V宽工作输入电压范围，可独立为两串串联的LED供电。该芯片还具有自适应导通时间平均电流模式控制功能，经设计可与分流FET调光技术和基于LED矩阵管理器的动态光束前照灯兼容。自适应导通时间控制功能可提供近乎恒定的开关频率，频率设置范围为100kHz至2.2MHz。电感器电流感应和闭环反馈功能可在输入、输出和环境温度范围内实现±4%以上的精度。据了解，TI把通常在底部的散热盘调整到了芯片顶部，这样能更容易再增加一个散热片，从而加强了系统散热性能，使得该芯片可输出极大的功率。

前两颗芯片塑造了汽车前大灯的前两级，但要真正实现动态控制还需要LED的像素级控制，控制每一个LED单独的开和关。在TPS9266X-Q1的基础上，TI推出了LED矩阵管理产品Matrix Manager（矩阵管理器）。该产品已经推向市场多年，在很多车企的矩阵式大灯上都有使用。Matrix Manager可让客户编程光束的形状，夜间在高速公路行车时，因车速较快其视野要求更远，该产品会形成一个照得很远的光束，助力夜间在高速公路上行车。夜间在省级公路或普通公路时，因路况较复杂，需要更广的视野，该产品会让光照幅度更广。

此外，龚松还介绍，TIDA-020026是步进电机参考设计，用于调整光源位置，它主要应用在汽车的一些特殊的应用场景。比如在上、下坡时，如果光照明的水平位置不变，则驾驶员的视野不好。通过简化的步进电机的设计来抬高或降低光源位置，可使驾驶员获得非常清晰的视野。实际上，光源上下的调整动作基于TI固定电机的驱动器，其内部集成了一些算法，通过计算其他的物理量来定义调整的位置，因此无需额外的传感器，即可有效简化产品设计。

自适应前大灯系统是一个系统级的方案，TI的芯片提供的是矩阵式光源管理。这个功能需要摄像头拍到对面来车和路上的行人，等到识别障碍以后送到Cross Sensor处理器里面，处理器针对相应的区域把光源调暗，TI发力的是在芯片Drive中提供实现控制每个独立像素的能力。除此之外，它还需要摄像头、处理器和整个系统共同配合。

·TI的DLP^®技术

当LED大灯像素点达到几百之后，汽车前大灯厂家希望能有更高分辨率，像素点可达到几千的产品。由于传统的LED是单独布设的，分辨率越高则代表芯片就会越大。同时，前大灯是功率系统，LED采用得越多其热管理也越可能会出现问题。为此，TI推出了百万级像素的DLP^®技术，远超超越了客户的需求。

DLP^®（Digital light processing）技术，即：数字光源处理技术，该技术要先把影像信号经过数字处理，然后再把光投影出来。据了解，DLP^®基于TI数字微镜元件——DMD（Digital Micromirror Device）技术。“DMD的本质是，在硅片上放了百万级数量的小镜子来反射光，以达到控制光的形状的目的。该技术在投影仪、电影院的应用较多。”龚松解释。

如今，TI把DLP^®技术带入汽车领域，在路上行驶的部分汽车已经采用了该技术。因其卓越的性能，也为车前灯带来了一些新应用。比如，基于高精度、高分辨率的投影效果，车企可以推出一些人车互动显示等应用。TI的DLP^®5531-Q1，基于0.55英寸的DMD产品，其尺寸特别小，光源镜头的高度可做到＜40mm。

·尾灯

传统的尾灯主要实现信号功能，比如刹车、转弯前其他车辆或行人一个简单的指示。但随着汽车的发展，尾灯不仅能起到通信的作用，而且还有更炫酷的效果。龚松认为，贯穿式的尾灯系统是现在的一个热门话题。

实现贯穿式动态尾灯设计并不容易，在传统的尾灯内部，每个灯都是独立控制的，使用模拟驱动型LED Drive可单独驱动每个灯的组件。贯穿式动态尾灯需要整个系统互动起来，要求增加非常多的像素点。LED Drive从纯Analog（模拟）器件变成了Analog LED Drive，其内部集成了大量PWM（脉冲宽度调制）控制以及LED量变控制算法数字模型。

TPS929120-Q1是12通道的LED Drive，每个通道可驱动1-3颗LED，它也与多颗芯片集连在一起，来驱动上百颗LED芯片。因为车的后箱体非常长，贯穿式尾灯实现动态灯效，需要通信接口。传统的方式是可以用CAN或LIN，但每一个PCB都需要一个MCU来控制CAN或LIN的通信，然后再来驱动LED Drive，这使得整个系统设计变得非常复杂。为了简化系统设计，TI推出了基于UART（通用异步收发传输器）协议的FlexWire接口，它利用CAN和LIN物理收发器这一层，保证了系统的安全可靠性和相对易上手的UART编解码功能。

在尾灯上使用MCU，多个MCU和PCB板互相连接在一起会带来安全性问题。TI的芯片集成了完整的故障诊断和报错功能，即使一个通道中的某颗LED短路，这颗芯片也会及时报错。TPS929120-Q1还提供额外的保护功能，如可编程故障保护，集成了看门狗计时器、可监控MCU故障信号，一旦MCU出现故障就会即刻报错，进入失效保护模式。

总之，多像素控制、长距离通信和安全性在TPS929120上均得到了完美实现。目前，该芯片正处于大量Sample阶段，即将迎来量产。

·个性化内饰照明

“TI的个性化内饰照明技术可实现特殊的应用。比如，该技术可以把光线调整在副驾驶乘客摊开的书本上，还能随着副驾驶乘客的座位或者身体移动，对书本进行光跟踪。”龚松介绍。传统的顶灯是一个灯泡，一个像素点。而个性化区域照明的光源是由多个LED像素点组成。

这样的设计基于像素化控制基础上，它使用了TIDA-020012高像素LED矩阵驱动模块，主要通过控制不同的位置的LED，来有效控制光束的位置。比如，可以通过直驱模式来驱动30颗LED，也可以通过多路复用来驱动150颗LED。在复用模式下，可选择性的让30颗或50颗LED亮。通过这样的方式，来实现可控制亮度区域的LED的显示方案。

TI使用了三颗极具代表性的量产芯片来实现该设计。

第一颗芯片是LMR33630-Q1，3A同步降压转换器，其功率密度特别大。该芯片采用了HotRod封装，这种封装没有引线，把芯片倒过来直接卡在封装里。极大提高了热效，减少了EMC、EMI的干扰。

第二颗芯片是TLC6C5724-Q1，它有24通道，每个通道可输出50毫安的电流。通常汽车需要的通道数比较少，以8通道居多，也有12、16通道。TI推出的24通道芯片，使用更少数量的芯片实现大规模、矩阵化LED设计。

第三颗芯片是LDO TPS7B82-Q1，这是一颗300毫安、超低IQ高压的LDO（线性稳压器），其电压输入范围是3V到40V，不但满足了通常的运营需求，而且满足了在冷启动和启停条件下运行。通常在汽车领域使用的LDO静态电流约为几十μA甚至上百μA，而该芯片的静态电流为2.7μA，可以极大降低汽车电子设备在Stand By状态下的耗电量。

·定制化小灯

针对车门位置的应用，TI还提供了照明灯系统。一共有两种解决方案，一种是简单、便宜的静态符号投影功能，另一种是高端炫酷的动态地面投影功能。

针对静态符号投影的需求，TI提供一颗TPS92613单通道LED驱动，它直接连在电池和LED上，有一个非常精确的恒流输出。

针对动态地面投影需求，TI在基于DLP^®技术的基础上来实现该功能。DLP^®的技术通过DMD的芯片来实现，具备非常高像素、高分辨率的图像显示效果，根据系统要求可显示图片、视频和照明应用。用在车身小灯上带来的挑战，是DLP^®本身无法单独工作，它需要光学透镜和光源，在尺寸方面是一个挑战。TI的设计是，把DLP^®模块放在车门上、后视镜、前大灯或者尾灯里，作为辅助照明、Logo投影或者尾部信号投影来使用。

龚松强调：“TI针对每一类照明系统都有不同的方案，整个系统的成本是根据客户想要达到的效果和他需要多少节点的LED来确定。TPS92613单通道LED驱动，非常简单，也很便宜，而DLP^®、DMD的模块价钱就比较高。有一点是肯定的，在同等的效果下，TI方案的成本是非常有竞争力的。”

·透明车窗显示

TI的透明车窗显示技术也采用了DLP^®技术。为在玻璃上实现清晰的投影，需要在玻璃上贴一层膜，再以一定波长来投影光源。DLP^®3034-Q1是一颗0.3英寸的DLP^®芯片，有非常高的光输出效率，提高了日间信息的可视度，支持405nm波长照明源和864×480分辨率。DLP^®5534-Q1是550英寸的DLP^®芯片尺寸，支持1152×576的分辨率，这是1.3兆像素点，它的照明光亮度是DLP^®3034-Q1的三倍。

总结：致力做好芯片，配合车企发力

龚松总结，很多车厂都有在研究DLP^®项目，TI也在全球各地与很多车厂有紧密的合作。从TI的角度来说，需要致力做好芯片，让其更加可靠，从而提升在汽车应用中的质量和可靠性，最终将整个系统做得更好，此外，TI还提供光学的参考设计，使得整个尺寸可以进入前灯或者是其他小的领域的照明环境，拓展无限的可能性。

TI服务的并不是某一项技术或者某一类的客户。龚松称：“我们想了解客户在汽车照明上所有的需求，希望通过我们的器件来满足这些所有的需求。因此，在过去一些年里，我们不但在做一些高端的方案，比如DLP^®、矩阵式的大灯管理，也在想办法客户的成本、提高性能。”

“目前，TI有的产品已经量产了，DMD的模块在量产、出货。另外，我们还有一些新产品，针对不同的模块在做。我们已经准备好了，现在就看车厂能发多大的作用。”他最后表示。