如何减少车灯控制器 MCU 的数量来优化成本

本文转载自电子设计与芯片应用2025.4月第32卷。作者英飞凌 苏星&Fragiacomo Fabio。

在现代汽车中，众多电子控制单元（ECU）负责控制各种功能，如发动机管理、传动控制、制动系统和信息娱乐系统。每个 ECU 通常都配备有自己的 MCU，这增加了汽车电气架构的总体复杂性和成本。

车灯的情况也是如此，前后左右的车灯通常都有各自独立的 ECU。尤其在一些车灯包含成百上千个像素，或者灯是由多块分散的印刷电路板（PCB）组成时，以市场现存大量量产的 LED 驱动解决方案而言，每个灯板都需要使用一片 MCU 来作为控制的转发点来提升系统的可靠性，通讯速度以及电磁兼容（EMC）性能。

本文以 TLD7002-16ES 为例，提出了一种使用 UART OVER CAN 通讯接口来降本并且提升 EMC 性能的解决方案。

TLD7002-16ES 是一款 16 通道的汽车 LED 恒流源驱动芯片，具有全面的保护和诊断功能，支持高达 2M 通讯速率 UART OVRE CAN。它旨在控制最高达 76.5 mA 电流的 LED 作为线性电流 sink（LCS）。并联电源输出级实现更高的负载电流。每个独立的电源输出级都配置了存储在 OTP 中的 6 位电流设置值，并且可以设置 16 个独立的 PWM 配置。高速照明接口用于设备OTP 编程、配置、控制和诊断反馈。该芯片可以直接驱动多像素 LED，并且省去灯板上额外的 MCU。

此外，TLD7002-16ES 可以用作网关来控制其它的外置 LED 驱动，例如：线性恒流源（英飞凌 LITIX™ Basic+ 家族） 或者 DC/DC 转换器（LITIX™ Power）。再不增加额外 MCU 的基础上，可以沿用现有的方案，甚至减少 UART OVER CAN 线性 LED 驱动芯片数量，以支持更高的系统输出电流。通过以上方式可以有效优化系统成本。

TLD7002-16ES 是一款具有 HSLI 接口（CAN OVER UART）的智能 16 通道 LED 驱动器。 

在英飞凌 TLD7002-16ES 的参考设计中，该芯片被用作网关，以控制多个外部 LED 驱动器，包括线性电流源（LITIX™ Basic+ 家族）或 DC/DC 转换器（LITIX™ Power 家族）。

以下将这些不在 TLD7002-16ES 上集成的 LED 驱 动器称为外部 LED 驱动器。这些外部驱动器负责驱动连接到外部 LED 驱动器上的 LED，而直接负载则是指由 TLD7002-16ES 输出直接驱动的 LED。

网关方法具有以下优势：

• 将 UART over CAN 接口带到现有的 LED 驱动器

• 从 LED 驱动器单元中删除微控制器

• 增加 TLD7002-16ES 的电流能力（通道数和最大电流）

• 通过在多个 LED 驱动器上分配热量来改善热管理

使用 TLD7002-16ES 作为网关来控制外部 LED 驱动器，需要以下连接：

• TLD7002-16ES 的 OUTn 通道提供 PWM 信号给外部 LED 驱动器

• 诊断基于外部 LED 驱动器的 Fault/ERR 引脚。Fault 引脚由TLD7002-16ES 的 OUTn 通道或相邻的OUTn+1 通道采样，具体取决于应用程序。

  
  

因此，一个“网关通道”可能占用 TLD7002-16ES 的两个输出：一个用于 PWM，一个用于诊断。

当多个线性电流源连接到单个 PWM 输出，并且 Fault 引脚收集到一个 TLD7002-16ES 输出时，TLD7002-16ES 的总输出通道使用量可以减少一半。

在某些情况下，单个 TLD7002-16ES 通道可以通过简单的变通方法同时服务 PWM 和诊断目的。

TLD7002-16ES 是一个低侧开漏电流沉，因此它生成的 PWM 是反向。这个反转的 PWM 信号可以通过软件轻松，但更优的方法是在TLD7002-16ES 拉电流时产生高电平PWM（即TLD7002-16ES 输出使能时）。保持反向的PWM 可能会在外部 LED 驱动器的输出端产生非期望的毛刺。

PWM 信号的反向可以通过使用一个简单的 BJT 晶 体管来实现，如图 4 所示。为了减少功率损耗，可以TLD7002-16ES 的 OUT12 通道的电流设置为最小值（5.6 mA）。此外，通过在基极上使用 10 kΩ 电阻，可以进一步减少功率损耗。但是，这可能会导致虚假的开路（OL）检测和 OUT12 通道的电流警告，应用软件必须忽略这些警告。或者，基极电阻 R78 可以使用较低的欧姆值（例如 330 Ω），这样可以允许输出保持在较高的电平，从而防止出现 CUR_WRN 或 OL 警告。