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如果你计划选购一辆汽车，最关注的是什么指标？估计 100%的人会说安全和价格。那么，在保证安全和价位合理的前提下，你还会关注哪些指标？估计这时候就是哪辆好看选哪辆了，因此现在的汽车设计也越来越追求时尚感。LED 照明可以给汽车带来更直观的酷炫体验，而且节能效果更好，所以应用越来越广泛，包括汽车前灯、汽车尾灯、车窗照明、功能照明、高级照明等。Strategy Analytics 的统计显示，安全性与品牌效应是提升 LED 在汽车前车灯平台接受度的两个主要因素，目前该方案的年增长率为 30%。
图 1 LED 照明在汽车中的应用
然而，LED 照明设计者也面临着诸多挑战，比如：空间、成本和设计复杂度要求大大提升，需要降低整体 BOM 成本；高功率应用要求效率越来越高，需要配备高效器件；设计需要具有灵活性，需要充分利用平台设计解决重用性问题；尽可能抑制 EMI 确保系统安全。针对这些问题，Maxim 公司推出了全新的解决方案，其汽车产品事业部业务管理总监 Tamer Kira 介绍，“我们的芯片集成度越来越高，可以帮助用户降低 BOM 成本；同步整流的高效器件可以帮助用户降低功耗；多拓扑器件具有易用性，可以提高设计的灵活性；集成扩频功能，降低瞬态噪声，从而抑制 EMI。”
由于一辆汽车中需要配备多组 LED 照明产品，因此 OEM 厂商正在为 LED 和矩阵照明设计引入高级安全管理。Maxim 公司的 MAX20092 就是一款 12 通道开关矩阵管理器，Tamer Kira 表示，“该器件使得高性能 LED 阵列车灯和自适应光束调节设计能够满足更高电流的设备需求，同时降低方案尺寸、提高灵活性。矩阵开关的导通电阻为业界最低，该 IC 可最大程度减少 LED 阵列照明的发热，相比最接近的竞争方案降低 65%。”
图 2 基于 MAX20096 和 MAX20092 的 LED 照明应用
高度集成，单芯片升压降压实现无缝切换
将多种功能集成是未来芯片设计的一大趋势，集成化的优势在于单颗芯片就可以完成多种功能，工程师不需要附加其它电路，从而降低 BOM 成本。在汽车系统中必须要有升降压功能，传统方式是由升压芯片和降压芯片分别完成，而 Maxim 将这两种拓扑集成在一颗芯片上。
当然这种集成方案有些公司也可以实现，所不同的是，他们的方案在升压和降压之间转换时候需要经过一个中间状态，会引起较大的电压跌落，而 Maxim 的方案可以在升压和降压之间进行无缝切换，因此输出电压更为稳定。Tamer Kira 以 MAX20092 为例解释，“当 LED 数量比较多时，需要的电压比较高，可以采用升压方案，当电压很低时可以采用降压方案，MAX20092 可以支持 1-4 串 LED，可以用 Buck/Bootst 升降压满足不同的 LED 数量配置，灵活性更大，满足可重用的需求。”
窄频率快速响应，实现更低 EMI
汽车在行驶过程中，车灯能否准确实时发出信号关乎车主安全，因此实时监控车灯故障是确保行驶安全的重要环节。MAX20092 可以广泛应用于车头灯、转向灯等矩阵 LED 照明管理模块，如图 2 所示，汽车的电池电压 12V 伏，通过 MAX16990/2 升到 60V，然后通过 MAX20096 降压，给 LED 矩阵提供合适的电压。MAX20092 具有先进的故障保护功能以及开路、短路及断线 LED 检测管理，从而确保行车安全。
如果想进行多个 LED 灯管理，以前需要 MCU 通过 SPI 总线逐个控制，如果切换频繁会加大总线压力，而 MAX20092 内部集成了 12 路开关矩阵，可以通过 12 路开关分别控制开关上连接的 LED，而且每一个开关都可以单独控制。Tamer Kira 介绍单独管理的优势在于，“当系统从点亮 1 个 LED 灯切换到点亮 12 个 LED 灯时，可以通过 MAX20092 控制。如果点亮一个 LED 灯需要 4V 电压，点亮 12 个 LED 需要升高到 48V 电压，MAX20096 的新控制架构可以快速响应，这样的快速响应开关频率变化非常窄，同类的产品从 4V 到 48V 转压输出的开关频率变化范围很大，很难做到滤波，因此 EMI 非常大，我们既需要快速响应，还需要在这个响应时间内保证开关频率变化范围非常窄，从而做到更低的 EMI 干扰，MAX20096 的摆率控制可降低 EMI 及噪音。另外，MAX20092 还采用了低至 70 毫欧 的 RDS_ON 支持高达 1.5A 的 LED 电流驱动，可以实现低功耗、高效率。 ”
多个器件并联工作，实现大型像素阵列控制
一个 MAX20092 可以控制 12 个 LED 灯，如果需要多组是否可以并联多个 MAX20092？ Tamer Kira 分析，“MAX20092 可并行连接多达 27 个 MAX20092 器件，无需菊链，管理多达 324 个 LED 的大型像素阵列；允许设计者为每个 IC 配置 1(串)x 12 只串联开关、2(串)x 6 只串联开关，以及 4(串)x 3 只串联开关，可以看到，在同一 SPI 总线上可以实现多组 LED 控制，OME 厂商可以灵活地增加或者减少模块的数量，从而满足不同汽车厂商的差异化需求。”
此外，Maxim 同时推出 MAX20096 和 MAX20097 双通道、同步 buck 高亮度 LED 控制器，与 MAX20092 协同工作，帮助设计者改进 LED 照明的瞬态响应。MAX20096 和 MAX20097 可实现超快瞬态响应，具有与 Maxim 独有的平均电流模式控制实现接近固定的频率，使 EMI 降至最低，并支持可靠的高性能设计。
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