常见的汽车前灯方案

1.前言

自从上次分享了汽车贯穿式尾灯之后，也有很多读者发私信咨询汽车前灯方案。笔者接触的前灯项目较少，这里抛砖引玉，分享下自己对前灯方案的一些认知。如有不足，还请评论区帮忙指出！

2.前灯方案需求概述

上图是笔者整理的前灯方案常见需求以及对应的常用芯片，下面针对不同场景，逐一介绍。

3.传统前灯方案

3.1 方案描述

传统前灯方案中，关于远近光灯，由于不需要ADB（Adaptive Driving Beam）功能，远光灯的LED颗粒数较少，所以前级的DCDC正常使用一级架构，即一个支持多拓扑的DCDC控制器+MOS管等外围就可以。如果需要实现流水效果，需要在灯板上加一个矩阵芯片，如TPS92662、ASL5115等。

关于转向/日行/位置 这类信号灯，一般需要流水动画效果。

• 如果电流比较大，就沿用远近光的方案，框图如下：

• 如果电流比较小（低于500mA），就使用贯穿式尾灯的方案，一个恒压BUCK加多通达线性恒流源，框图如下：

3.2 常用芯片

从上面框图可以看出，常用的芯片有如下几类：

• 主控MCU，常见的是NXP的S32K14x系列，国产智芯、云途也有对标的型号，如Z20K14x系列、YTM32B1M系列。

• buck-boost控制器（需要外置MOS管）常见的有Infenion的TLD5097、TLD5098、TLD5099，TI的TPS92692，LUMISSIL的IS32LT3957A（IS32LT3958），最近也看到一些客户在使用ROHM的BD18353。选取其中三颗料进行比较，对比表如下：

• 如果需要做AFS（Adaptive Front-lighting System）、ALS（Automatic Headlamp Leveling System）功能，会用到双极性步进电机类型的调光电机，如ON的NCV70517（最高到1/16细分），以及TI的DRV8889（最高1/256细分）。

• 矩阵芯片常见的有TPS92662、TPS92664、ASL5108、ASL5115，这几颗料的对比如下：

• 线性恒流芯片常见的比较多，进口主要是TI、ELMOS、ROHM、Infenion、MPS，国产的有纳芯微、LUMISSIL等。常见的物料对比如下：

• LDO、高边驱动等其它器件在之前的文章介绍比较多，这里就不赘述了。

4.智能前灯控制器方案

4.1 方案描述

因为新能源车的销售火爆，汽车前灯的方案也在发生变化，越来越多的新能源车加了ADB功能。从软硬件的开发成本角度，客户更倾向于一套前灯控制器板能够适配不同灯板的方案。

如上是一个典型的智能前灯控制器方案框图。

控制板部分

• 实现ADB功能需要前方的道路信息，一般都是网关将处理过的原始摄像头数据通过CAN FD给到MCU，然后MCU根据道路信息调整远光灯内的各个像素的亮灭。

• 控制板给远近光灯板提供恒流源，根据像素的数量选择恒流源的通道数量。一般恒流源需要3-4路，如果使用传统的一级架构，需要3-4颗BUCK-BOOST控制器，如果使用二级架构，需要1颗boost控制器，加2颗双通道BUCK恒流控制器/转换器，如果恒流通道数量更多，只需要增加BUCK恒流控制器/转换器即可，二级架构的成本优势就会显现出来。

如果想要削减硬件成本，可以在BUCK恒流源后端加MOS管用于切换不同的像素组，因为正常情况下，不会出现所有像素组同时供电的情况。但是这种方式会增加软件的复杂度，是否选用要看具体应用场景。

• 控制板给信号灯（DRL/TL/PL）提供恒流源或者恒压源，取决于信号灯的功率和是否需要流水效果。如果功率不高并且需要流水效果，就选择BUCK恒流源，并且复用远近光灯的BOOST控制器。

• 如果ADB的像素比较多，远光灯的功率会很高，需要增加散热风扇。MCU通过高边开关来控制风扇的开关。

• 如果ADB的像素不多，调整垂直方向的光射角度不理想，可以借助调光电机实现。此时需要MCU+双极性步进电机驱动去实现。

灯板部分

• 远近光灯的灯板板因为要能够单独控制器每个像素的亮灭，所以需要一颗矩阵芯片+每组像素灯的恒流源开关去配合，类似于横列扫的方式。

• 信号灯的灯板和传统灯差不多，如果需要实现流水效果，控制板输出恒流时使用矩阵芯片，控制板输出恒压时使用LED线性恒流源。

4.2 常用芯片

根据上面的框图，常用的芯片有如下几类：

• 主控MCU，一般选用S32K31x系列和CYT2B7系列，内核主频在160MHz左右，方便实现ADB算法。

• LED的供电选用带SPI通信和Limp home模式的BOOST控制器+BUCK控制器/转换器，Boost控制器常见的为ASL2507，TPS92682，BUCK控制器常见的为NXP的ASL2417、ASL3417，BUCK转换器常见的为TI的TPS92520、TPS92530，以及ROHM的BD18397、BD18398；这两类芯片的对比如下：

NXP的Boost控制器和BUCK控制器型号比较多，能够覆盖的场景更多，如下是NXP的选型列表：

• 其它常用芯片和传统前灯方案类似，就不赘述了。

5.投影灯方案

现在有些新能源车还会在前灯灯光中加入绚丽的投影功能，如显示人行道、转向提示等动画，这就需要加入DLP模组或者Microled模组。

5.1 DLP

DLP的像素在百万级别，成本也非常高，目前量产的DLP方案只有TI一家，TI官网公开的相关产品如下图。因为笔者对DLP方案了解有限，这里就不展开介绍了。

5.2 MicroLED模组

目前量产的MicroLED模组主要是欧司朗和日亚两家。欧司朗的Microled模组像素有19200和25600两种，日亚的模组像素为16384，这两家的方案架构差不多，下面以欧司朗的MicroLED模组为例，介绍该方案。

5.2.1 方案描述

一个典型的MicroLED模组方案框图如上所示，主要功能描述如下：

• MicroLED的供电电流比较大，一般需要4V/25A，可以选择支持特大电流的DCDC控制器，也可以使用多个DCDC转换器级联供电。

• MicroLED模组内部分为光源和ASIC两部分，ASIC负责接收MCU给过来的数据并转发给光源内部的驱动电路，然后光源根据接收的数据进行显示。

• MCU和ASIC的通信数据分为两部分，

  • 一部分是每个像素的亮度信息，有UART、SPI、RGB8三种选择，从成本考虑，UART通信比较合适。相比常规UART，该UART通信需要20M波特率，并且因为跨板通信，还需要LVDS物理层芯片，加强传输的稳定性。
  • 一部分是ASIC相关寄存器的配置，有UART、SPI、IIC三种选择，从成本和稳定性考虑，选择UART通信比较合适。相比常规UART，该UART通信需要2M波特率，并且因为跨板通信，还需要CAN物理层芯片，传输更稳定。

• MicroLED模组的动画一般来源于智能座舱，因为需要传输视频数据，车载以太网比较合适，100BASE-T1即可。

• 如果MCU接收到的视频数据是处理过的，即双方约定好协议，给的数据是每个像素点的亮度信息，那只需要支持20M UART的MCU即可；如果MCU接收的是原始视频信息，那么要选择带硬件编解码/GPU的MCU。

5.2.2 常用芯片

• 给MicroLED光源供电的DCDC控制器，官方推荐TLD5501，也可以使用3个MPQ4372级联。

• MicroLED模组，欧司朗的主推的是EVIYOS 2.0系列，ASIC和光源打包出售，像素有19200和25600两种；日亚主推的是uPLS系列，像素为16384，内置了TLD816，光源板硬件设计简单很多。

• MCU和ASIC传输视频数据使用的LVDS物理层芯片是成对出现的，官方推广NBA3N011+NBA3N012，TI和ROHM也有类似的芯片。

• MCU和ASIC传输配置芯片使用的CAN物理层芯片没有特别要求，普通的CAN收发器即可，如TJA1044等。

• 如果不需要MCU解析视频原始数据，推荐的MCU为S32K314，如果需要解析视频原始数据，推荐的MCU为CYT3DL。

• Microled控制板和智能座舱传输视频数据使用的车载以太网芯片也没有特别要求，符合100base-T1标准即可，如TJA1103、JL3101等。

• 其它器件比较常见，这里就不赘述了。

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如上就是汽车前灯方案的全部介绍了，如果觉得对比有用，帮忙给个一键三连！！！