基於 NXP S32K144 及多通道 ASLxxxx 系列 LED 驅動器的防眩目自適應汽車遠光燈系統 (ADB) 方案

隨著科技的不斷發展,汽車行使的道路環境越來越複雜多變,傳統意義上只包含近光和遠光兩種照明模式的前照燈,已不能完全滿足人們對行駛安全性和駕駛舒適性的需求,自適應遠光燈(ADB)應運而生。

自適應遠光燈(ADB)是一種能夠根據路況自適應變換遠光光型的智能防眩目遠光燈系統。 系統會通過攝像頭感知車輛行駛前方其它車輛的位置,實時計算並控制遠光燈組內相應的 LED 顆粒變暗或者熄滅,從而變換遠光光型,以避免對其他道路使用者造成眩目。ADB 系統在保證最佳視野的同時,也保證了駕駛的安全性。目前,奔馳、奧迪、沃爾沃等廠家的部分車型上都已配備有自適應遠光(ADB)。

世平集團在車燈市場持續耕耘,目前基於 NXP S32K144 和 NXP 多通道 ASLxxxx 系列 LED 驅動器又推出了新一代的汽車防眩目自適應遠光燈系統(ADB)方案。具有高集成度、高擴展性、高靈活性、高性能、低成本、易配置等特點。


硬體設計

控制部分

使用 NXP S32K144 作為 Lighting ECU Microcontroller,一方面留有 CAN 總線與 BCM 及其它 ECU 連接,接受車身諸多傳感器的信號,另一方面使用 CAN總線與 LED Matrix Manage ASL5XXXYHZ 通信,傳輸LED的亮滅信息。S32K144 的特色如下:

  • ARM Cortex-M4 up to 112Mhz;
  • Flash/RAM-512 KB/64KB;
  • 豐富的外設資源: 4 × 16bit timer、1 × 32bit LP timer、RTC、4 x LPSPI(with 1 emulated SPI by Flex IO)、4 x LPUART、 3 x FlexCAN 、2 x16(12-bit)ADC
  • Function Safety ASIL-B
  • S32K 系列有多種產品可供客戶選擇,並且配套豐富的支持工具供客戶開發


LED
驅動部分

LED 驅動部分使用多通道的多項升壓穩壓器ASLx500y和多通道降壓ASLx41y LED驅動器組成的升降壓雙級架構。具有諸多優勢:

最佳架構 - 更低的系統成本

恩智浦驅動器IC產品組合旨在以最低成本在初始設計、批量生產和未來的系統更新方面實現最大的設計自由度。該產品組合包括兩個系列 - 多相升壓ASLx500和多通道降壓ASLx416驅動器IC。此外,它們還提供了一個統一的平台架構 ,能夠驅動任何數量的LED和通道,同時降低了系統成本。

最佳集成 - 更少的空間

高度的數字集成確保以最少的外部組件實現最大的耐用性和設計簡易性。此外,多通道降壓IC針對每個通道使用一個外部功率MOSFET。這在高電流(每通道超過1.5A)情況下可實現驅動器的最佳散熱性能。因此,多通道LED驅動器IC可以最小的PCB面積實現高輸出功率,而無需昂貴的散熱元件。

可擴展性和靈活性 - 縮短研發生產周期

多通道LED驅動器IC具有高度擴展性和靈活性。恩智浦解決方案具有一個升壓IC,可以從雙通道擴展到12通道,輸出功率在30 W至140 W之間。此外,通過SPI接口,恩智浦驅動器IC可靈活編程,使恩智浦解決方案能夠驅動各種先進的照明應用,例如:自適應遠光照明(ADB)、高級前燈照明(AFL)、雷射照明等。恩智浦解決方案還具有優化的架構、封裝和引腳,可為新產品開發和未來產品升級縮短研發生產周期。


有保證的汽車級質量

所有恩智浦多通道汽車LED驅動器都採用非常小的HVQFN32引腳封裝。它們專門支持採用高亮度(HB)和智能LED解決方案對傳統汽車照明解決方案進行更多的升級換代。這些器件完全獲得汽車認證,符合AEC-Q100 1級認證,工作溫度範圍為–40至+125ºC。它們還提供低電磁輻射(EME)和高抗電磁干擾(EMI)。


LED Matrix Manage

使用 NXP ASL5XXXYHZ 作為 LED Matrix Manage,單串最多可獨立控制 12 顆 LED,該方案共使用兩顆 ASL5XXXYHZ,每顆 IC 搭配8顆CREE車規級 LED,共16顆LED。LED Matrix Manage特色如下:

  • 三個串聯開關的四個子串(12 LED Max),可實現LED任意組合
  • 每個開關最大過流5 A (並行連接,電流可達 6.0A) –ASL5x15yHz
  • 每個開關最大過流8 A (並行連接,電流可達 3.2A) –ASL5x08yHz
  • 支持 CAN 通信
  • 可編程 12 位 PWM 調光
  • 片內集成 200Mhz 晶振,無需外部晶振
  • 具有旁路功能的單個LED開路和短路檢測和診斷
  • 支持直接 NTC 和PCB ID 電阻
  • 5 個地址引腳,最大可連接 32 個 MLC 設備,對384 顆 LED 進行獨立控制
  • Limp home 模式應對突發設備故障
  • 工作溫度範圍為 –40至+125ºC,最大結溫到 +175ºC。
  • 符合 AEC-Q100 等級1和 AEC-Q0006汽車應用認證
  • QM(B)-安全文檔以支持最高ASIL B系統級別



視覺處理部分

使用 NXP S32V MPU 搭配 720p 攝像頭實現視覺處理的功能。攝像頭採集到的前方行車視野被傳輸到 NXP S32V 晶片處理,通過算法將視野信息轉化為亮度信息,最後 ADB 的控制部分 S32K通過對接收到的亮度信息進行分析處理,從而發出指令,滅掉或調暗前方有車區域的燈光。

  • S32V234 為Cortex-M4 + 四核 Cortex-A53,獲得 ISO26262 認證,汽車安全等級可達 ASIL-B
  • APEX2 專業圖像處理器,可同時處理 512KB 的數據
  • 包含 GPU,可跑 360°全景環視算法
  • 內置 HDR ISP,最多可同時接入 8 路攝像頭

 

軟體設計流程


在LED Driver板部分,S32K 通過SPI對LED Driver IC進行配置,我們有標準的配置流程及調試應用筆記供客戶參考。

 

產品實體圖

 

 

調試界面截圖



功能演示照片

 

 

►場景應用圖

►產品實體圖

►展示板照片

►方案方塊圖

►核心技術優勢

1、12bit PWM調光可對LED亮度做獨立的高精度控制,配合特殊ADB透鏡便可單獨控制前方多個暗區的亮度,並藉此實現特定的燈光效果,如流水燈,開機迎賓等酷炫效果。 2、支持多個CAN外設,通過CAN總線配合前置攝像頭及 ADAS 實現遠光燈光選擇性避讓,讓對方來車、前車、行人不受遠光的侵襲。 3、採用升降壓電源架構,並且可以從雙通道擴展到12通道,輸出功率在30 W至140 W之間,除可驅動 ADB外,還可使用其他通道驅動近光燈、轉向燈、日行燈和位置燈,高度集成,應用在多通道產品有極高的性價比。 4、使用 SPI 配置 LED Driver IC,省去對器件進行外部編程的電阻電容元器件,並且可以通過 SPI 對IC進行監控診斷,使得外圍硬體簡單,十分便於調試。 5、Gate 腳驅動電壓可調,便於EMI的解決 6、工作溫度範圍為 –40至+125ºC,最大結溫到 +175ºC。並且IC熱阻小,允許的PCBA溫升可以到很大。 7、支持Limp Home 模式,可應對真實應用下的突發情況,並可做功能安全等級。 8、整體效率可達87%及以上

►方案規格

1、輸入電壓: DC 6V~19V(上下閾值軟體可調) 2、輸入防反接: 支持 3、升壓穩壓器輸出電壓:42V(軟體可調) 4、升壓穩壓器工作頻率:200KHz(軟體可調) 5、升壓穩壓器 gate驅動電壓:6V(軟體可調) 6、降壓 LED 驅動器工作頻率:300KHz(軟體可調) 7、降壓 LED 驅動器 gate驅動電壓:7V(軟體可調) 8、溫度監測: 支持 9、LED故障檢測: 支持 10、CAN 通訊: 支持(S32K有CAN控制器) 11、輸出通道數:6 通道(可拓展,雙級架構,最多到12通道)