【導讀】向用戶指示系統故障相當重要，尤其是在汽車照明方面。以汽車尾燈中的轉向指示燈為例，它表示駕駛員想要變換車道或轉向。LED是用于轉向指示燈的一種常見且不斷增強的光源，由一個雙級LED驅動電路拓撲驅動。該雙極LED驅動電路拓撲由一個第一級降壓穩壓器和一個第二級恒流線性LED驅動器構成，具有熱效率優勢。
圖1中基于LED的轉向指示燈模塊包括一個典型汽車電池、開關、輸入濾波器、降壓穩壓器和幾個LED驅動器。當車燈停止正常運行時，駕駛員將如何得知？如何確定是系統的哪個部分出現故障？
圖1：轉向指示燈模塊
降壓穩壓器和LED驅動器集成電路實施診斷功能，以便檢測故障事件。例如，“電源正常” 信號是一種診斷特征，用于指示降壓的輸出是否處于調節狀態。同樣，恒流LED驅動器輸出故障信號來指示LED短路和開路。
在本文中，我將著重討論汽車尾燈故障電路，以及如何結合降壓穩壓器的PWRGD信號和LED驅動器的故障信號來設計故障電路。
降壓轉換器PWRGD信號
“電源正常”引腳通常是帶外部上拉電阻的開漏輸出。在正常運行時，輸出顯示為高，而由于錯誤輸出電壓、熱關機或使能關機等原因輸出電壓低時，則顯示為低。
根據數據表，必須使用推薦值將“電源正常”的引腳拉高。鑒于系統要求，可以使用上拉電阻將“電源正常”引腳拉高到降壓穩壓器的輸出。然而，如果降壓穩壓器的輸出電壓大于推薦的上拉電壓，最好使用齊納二極管鉗位到較低電壓。
LED驅動器故障信號
TI的線性LED驅動器中，故障引腳是一個內部上拉很弱的開漏晶體管，必須拉高才能釋放故障信號。在正常工作時，故障引腳顯示為高。如果發生LED短路或開路故障，該設備具有的內部下拉電流將使故障引腳顯示為低。
TI的汽車級LED驅動器有兩個故障引腳設計選項：
● One-fail-all-fail（OFAF)：如果一個設備出現故障，則報告該故障并關閉所有設備。
● 禁用OFAF：當一個設備發生故障時，報告該故障，其余設備繼續運行。
當連接多達15個設備的故障引腳時，系統使用OFAF。圖2展示了連接到LED驅動器故障引腳的故障連接器電路。故障連接器電路用于提高故障信號的魯棒性，帶上拉的開漏則用于方便與外部電路連接。
圖2：故障連接器
禁用OFAF需要故障聚合器電路。圖3顯示了連接到LED驅動器故障引腳的故障聚合器電路。帶上拉的開漏輸出在發生故障時顯示為OUT低，在無故障時顯示為高。
圖3：故障聚合器
故障聚合器電路被定義為故障引腳上拉電路。如要禁用OFAF，必須上拉故障引腳，以保持始終高于2 V的電壓。P通道晶體管（PNP）可將故障管腳從電流控制引腳轉換為電壓。上拉電阻R2保持故障大于2V。通常來說，故障信號在發生故障時顯示為低，無故障時顯示為高。因此，帶上拉的開漏輸出將顛倒故障聚合器電路的邏輯，以便在發生故障時顯示為OUT低，在無故障時顯示為高。如果系統在發生故障時要求顯示OUT高，而在無故障時顯示低，則可以從設計中忽略帶上拉的開漏輸出。
觸發故障時，LED驅動器從內部下拉電流，下拉電流流過上拉電阻R2。PNP打開，其輸出變高，OUT變低。未觸發故障時，LED驅動器從內部上拉，PNP用作開路開關，其輸出變低，OUT變高。在這兩種情況下，故障仍然大于2V。
就轉向指示燈模塊而言，降壓穩壓器的輸出電壓應為故障聚合器電路供電；齊納二極管可以將降壓穩壓器的輸出鉗位到較低電壓。一旦降壓穩壓器發生故障，故障聚合器將斷電，并顯示故障。
“電源正常”信號啟用LED驅動器
將降壓穩壓器“電源正常”信號和LED驅動器故障信號結合起來的一種方法是利用LED驅動器的使能（EN）引腳。當EN引腳高時，LED驅動器正常工作；當EN引腳低時，LED驅動器處于睡眠模式，具有超低靜態電流。
圖4展示了如何使用上拉電阻R4和齊納二極管將“電源正常”引腳連接到EN引腳。齊納二極管為“電源正常”引腳提供較低的上拉電壓；“電源正常”引腳則被R4拉高到齊納二極管的鉗位電壓。
圖4：連接“電源正常”和EN
通過將“電源正常”引腳的輸出連接到LED驅動器的EN引腳，“電源正常”信號現在控制LED驅動器。在正常運行時，“電源正常”引腳顯示為高，LED驅動器啟動。在降壓穩壓器發生故障的情況下，“電源正常”引腳l顯示為低，LED驅動器不啟動，故障聚合器電路無電源，OUT變為低 – 表示存在故障。
系統故障分析
故障電路的目的是顯示轉向指示燈模塊中導致LED不亮的任何故障。故障源可能是降壓穩壓器的電壓輸出不正確、LED驅動器的電流輸出不正確或LED故障。
圖5顯示了完整的轉向指示燈模塊框圖，其中“電源正常”引腳使用上拉電阻R4和齊納二極管連接到LED驅動器的EN引腳。故障聚合器電路禁用OFAF。
圖5：用齊納二極管和故障聚合器禁用OFAF
當系統正常工作時，電池電壓會被過濾和降低，從而為LED驅動器供電。“電源正常”引腳被上拉到齊納二極管鉗位電壓，顯示為高并啟用LED驅動器。隨后，若未監測到LED短路或開路等故障，則LED通電。此時，故障顯示為低，故障聚合器顯示為低，且顯示輸出無故障。
接下來考察降壓穩壓器輸出電壓故障的情況。降壓輸出電壓超出標稱范圍時，“電源正常”引腳顯示為低，LED驅動器被禁用，LED被關閉。當LED驅動器被禁用時，故障顯示為低。故障聚合器沒有來自齊納二極管鉗位電壓的電源，輸出變低，以指示存在故障。
轉向指示燈模塊故障可能會以其他形式出現，比如LED短路或開路或LED驅動器熱關機。圖4所示的電路可在轉向指示燈模塊中檢測這些不同的故障類型。
結論
汽車照明系統正在采用更多的故障電路。如要節省空間和降低故障電路的成本，可以嘗試將“電源正常”引腳連接到LED驅動器的EN引腳。對于LED故障，可以考慮使用或禁用OFAF。請根據您特定應用程序選擇能滿足其需求的設計選項。
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