Blitz Fly 方案是世平集團推出的基於 onsemi NCV7802 & NCV78723 的汽車前置大燈方案。該方案針對汽車前照燈設計，主要分為四個部分：
1. LED 驅動：
以 onsemi NCV78702 以及 onsemi NCV78723 為核心。NCV78702 是一款用於 LED 驅動器的高效 BOOST 晶片，專為大電流 LED 設計，可以通過 SPI 配置輸出電壓與 NCV78723 搭配，可驅動高達 60 V 的多個 LED 串； NCV78723 是一款高效 Buck 雙 LED 驅動器，包括 2 個獨立的電流調節器，不需要任何外部檢測電阻來調節 Buck 電流,也可通過 SPI 進行電流配置。
2. MCU板：
以恩智浦 MCU S32k144 為核心，使用的是世平集團推出的 Echoes 板。通過 SPI 通信控制 LED Driver Board。
3. Motor 板：
以 onsemi NCV70517 為核心。
4. LED 板：
使用的是歐司朗 KW H2L531.TE、KW CELNM2.TK。
今天為大家帶來的是 NCV78723 電流模塊詳盡介紹。
圖 1.1 Blitz Fly 方案框圖
二、BUCK 基本介紹
BUCK 電路是一種降壓型的開關電源電路，其原理是通過控制開關管的導通時間來調節輸入電壓，從而實現輸出電壓的降壓，具體原理如下：
輸入電壓通過一個電感元件和一個開關管連接到輸出負載上。當開關管導通時，電感元件儲存能量，當開關管關斷時，電感元件釋放能量，從而實現輸出電壓的穩定。
控制開關管的導通時間來調節輸出電壓。通過控制開關管的導通時間比例，可以調節電感元件儲存和釋放能量的比例，從而實現輸出電壓的調節。
圖 2.1 BUCK 拓撲結構
如圖所示，
狀態一：當 Q 導通時，輸入的能量通過 Q→電感器L→電容器 C→負載 R 供電，此時電感器L同時也在儲存能量，可以得到加在 L 上的電壓為：Vin-Vo=L*di/dton。
狀態二：當 Q 關斷時，能量不再是從輸入端獲得，而是通過續流迴路，從電感器 L 存儲的能量→電容 C→負載 R→二極體 D，此時可得式子：L*di/dtoff= Vo，最後我們可以得出Vo/Vin=D，而 Vo 永遠是小於 Vin 的，因為占空比 D≤1。
各個器件的作用：
1、電感器(L) 用於存儲即將傳送至負載的能量。
2、輸出電容器(C) 負責使輸出電壓平穩；
3、二極體(D) 在開關開路時為電感器提供一條電流通路；
4、電感 L與電容 C 構成低通濾波器，通直流分量，抑制諧波分量，以達到抑制紋波的作用，電阻作為負載。
通過反饋迴路來實現穩定的輸出電壓。通常在 BUCK 電路中會加入反饋迴路，通過比較輸出電壓和參考電壓的差值來控制開關管的導通時間，從而實現穩定的輸出電壓。
下圖就是一個 BUCK 電路結構，我們可以通過兩個電阻的分壓採樣輸出的電壓，再經過一個比較器和基準比較，如果輸出小於基準，MOS 管就開通；如果輸出大於基準，就關斷 MOS管。
圖 2.1 BUCK 電路結構
總的來說，BUCK 電路通過控制開關管的導通時間和加入反饋迴路來實現穩定的輸出電壓，是一種常用的降壓型開關電源電路。
三、 NCV78723 原理
NCV78723 是一款單晶片高效 Buck 雙 LED 驅動器，專為汽車前照燈應用而設計，如近光燈、遠光燈、DRL (日間行車燈)、轉向指示燈、霧燈、靜態轉彎等。NCV78723 專為高電流LED 而設計，提供了一個完整的解決方案來驅動高達 60v 的 2 個 LED 串。它包括 2 個獨立的電流調節器，用於 LED 串和汽車前燈所需的診斷功能，擁有最少的外部組件——不需要任何外部檢測電阻來調節降壓電流。
可用的輸出電流和電壓可以定製每個單獨的 LED 串。當一個模塊上需要 2 個以上的 LED 通道時，可以組合 2、3 個或更多的器件 NCV78723 ;由於 SPI 可編程性，單個硬體配置可以支持各種應用程序平台。
- 特點：
- 單晶片
- Buck 拓撲
- 2 LED串高達 60v
- 高電流能力高達 6 A 直流每輸出
- 整體效率高
- 最少外部元件
- 集成高精度電流感應
- 集成開關模式降壓電流調節器
- 流過 LED 的平均電流調節
- 高工作頻率以減小電感尺寸
- 用於 LED 開關和調光的低 EMC 發射
- 用於系統參數動態控制的 SPI 接口
- 故障安全操作 (FSO) 模式，獨立模式
圖 3.1 NCV78723 引腳圖
- 原理：
必須向 NCV78723 晶片提供兩個電壓-低壓 VDD 邏輯電源和高壓 VBOOST ，用於向 BUCK 提供能量。內部原理圖如圖 3.2 所示，具體講解如下：
圖 3.2 NCV78723 原理圖
VDD 電源是晶片的低壓數字和模擬電源。NCV78723 不包含內部 VDD 穩壓器，該電壓應該由專用穩壓器在外部提供，該穩壓器滿足指定的電壓和電流需求，或者可以從 NCV78702 VDD 引腳提供。
② VBOOST 電源：
VBOOST 電源電壓是晶片的主要高壓電源。在應用中，電壓由升壓晶片如 NCV78702 提供。VINBCKx 引腳必須通過低阻抗軌道連接到該電源，以確保適當的降壓性能。在 OTP 編程過程中，由欠壓比較器監測 VBOOST 電壓，以檢查 VBOOST 引腳是否有足夠的衝擊電壓。
③ VBOOSTM3V：
是用於降壓穩壓器集成高側 P-MOSFET 開關的柵極驅動的高側輔助電源。該電源直接從 VBOOST 引腳接收能量。
④ 內部時鐘生成- OSC10M：
一個名為 OSC10M 的內部 RC 時鐘用於運行晶片中的所有數字功能。時鐘在出廠前會在工廠進行修整。它的精度在完整的工作條件下得到保證，與外部元件的選擇無關。所有計時都依賴於 OSC10M 精度。避免共地和共電源：儘量避免共用地線和電源線，以減少信號之間的互相干擾。可以使用分離的地平面和電源平面來提供良好的地和電源連接。
⑤ BUCK 調節：
NCV78723 晶片中的兩個降壓電流調節器是用來為 LED 串提供電流的，BUCK 由外部的 BOOST 供電——本方案中為 NCV78702。
a）BUCK 電流調節原理:
每個 BUCK 控制單個電感峰值電流，峰值電流可通過寄存器編程，並包含恆定紋波控制電路，以確保通過 LED 串的平均電流穩定且獨立於電壓。 BUCK 平均電流由以下公式計算：
圖 3.3 BUCK 調節控制平均電流
b) BUCK 過流保護:
作為電流調節器， NCV78723 BUCK 本質上是在所有正常情況下防止過流。但是，為了在系統發生故障的情況下也能保護系統不發生過流，系統採用了保護機制。這種保護基於 BUCK 開關上的內部感應:當峰值電流超過最大限制時，內部計數器開始在每個周期增加，直到 BUCKx_OC_OCCMP_THR[1:0] + 1 中寫入的計數達到。如果電流低於 OCDRx 水平或降壓通道被禁用，並且在每個調光周期也會重置計數。從達到計數的那一刻起，BUCK 一直保持關閉狀態，直到讀取 SPI 錯誤標誌 OCLEDx。
⑥ NCV78723 具有廣泛的嵌入式診斷功能:
熱警告、熱關機、 SPI 錯誤等等
⑦ 並聯多個BUCK電路來增加電流輸出能力：
可以將多個不同的 BUCK 通道並聯在模塊輸出端（在BUCK電感器之後），以實現在單一通道上更高的電流輸出能力，將各個獨立的直流電流相加。
⑧ BUCK電路的偏移補償功能：
NCV 78723 具有峰值電流偏移補償功能，可通過相應的 BUCKx_OFF_CMP_DIS SPI 位禁用。當這個位為“0”時(偏移補償啟用)，偏移量在每個降壓周期改變極性，因此隨著時間的推移，對峰值電流的平均影響最小(理想情況下為零)。由於極性變化，峰值電流在兩個閾值之間切換，一個高值和一個低值。相關的次諧波頻率(降壓開關頻率的一半)將出現在頻譜中。這必須從 EMC 的角度加以考慮。在低電流的高精度水平下，使用偏移抵消是非常有效的
⑨ FSO (故障安全功能)/ 上電默認操作：
上電默認操作：指的是當晶片上電時，即使沒有 MCU 或者在 MCU 開始發送 SPI 命令之前沒有預加載寄存器的默認內容，晶片也能夠以默認操作方式獨立運行。這意味著晶片在沒有外部干預的情況下，可以進行一些默認的操作，以確保其正常運行。
故障安全功能：指的是當 MCU 的功能無法保證時，晶片會進入故障安全模式，以確保系統的正常運行。
四、電流調節模塊設計
在 Blitz Fly 方案中，針對電流調節模塊進行了如下設計如圖五所示:
圖 4.1 電流調節模塊設計
本方案輸出電壓範圍為 6V ~ 67V，Headlamp 燈珠組典型工作電壓為 60 V；DRL/CL 燈珠組典型工作電壓為 24 V 輸出電壓範圍為 6V ~ 67V，可以實現最大 1.6 A 輸出，下面將為大家介紹各模塊的功能和作用：
- BOOST 輸出，最高為 60V
- M3V 穩壓電容，取值為 47 UF, 模塊 ④ 和模塊 ⑨ 濾波器的時間常數必須低於 PWM 調光中的最小 LEDCTRLx ON 時間，以進行適當的 VLED 測量
- 通道正常工作指示燈
- VLED 引腳濾波電容，取值為 1NF
- 與模塊 ⑧ 構成 RC 濾波電路，濾除浪涌尖峰
- 低壓模擬和數字電源
- BUCK 結構
- BUCK 穩壓器輸出電容,取值分別為 1UF、2.2UF
- 確保 IVLED 電流絕對最大額定值所必需的電阻
五、總結
以上就是關於本方案的電流調節詳盡介紹，希望能給大家帶來一定的參考價值，後續更多精彩請大家持續關注小編哦！
六、參考文檔
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如有更多需求，歡迎聯繫大聯大世平集團 ATU 部門：atu.sh@wpi-group.com 作者：Cynthia Man / 滿鑫慧
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