차량용 지능형 선형 조명과 진단 기능들 ②

[테크월드=선연수 기자] 

▷ '차량용 지능형 선형 조명과 진단 기능들 ①'과 이어지는 기사입니다.

전력 분산 기능

입·출력 채널을 1개씩 갖춘 TLD1114-1EP는 전력 분산(Power shift) 기능을 제공해 최대 360mA의 넓은 출력 전류 범위를 지원하며 제동등, 후진등, 후방 안개등에 사용하기 적합하다.

이를 활용한 조명은 LED 드라이버가 높은 전력 손실을 일으킬 수 있는데, 전력 분산 기능으로 전력 손실의 상당 부분을 외부 저항으로 소산시킬 수 있다. 즉, 열 손실 없이 높은 전류로 디바이스를 작동하는 것이며, 외부 저항을 회로 보드상에 골고루 분포시킴으로써 가용 냉각 면적도 최대한 활용할 수 있다.

이 기능을 활용해 일부 전류를 디바이스의 전원 부위를 우회한 뒤 외부로 전달할 수도 있다. 외부로 흐르는 전류는 저항/MOSFET을 통해 흐르며[그림 5], 저항 R1과 R2가 전력 손실의 상당 부분을 담당하고 외부 MOSFET은 전원 회로를 켜고 끄는 것만을 담당한다.

[그림 5]의 다이어그램을 통해 LED 전류가 내부 전류 IOUTS과 외부 전력 분산 전류 IPS로 나뉘는 것을 확인할 수 있다. 전원 전압 VS 가 출력 전압 VfLED 와 임계 전압 VGS(th)을 초과하면, 즉시 전력 분산 회로가 작동한다. 외부 전류를 LED 드라이버의 제어 루프로 다시 보내고, 이를 제어 회로로 통합하면 LED 전류를 정확하게 모니터링할 수 있다. 제어 루프는 외부에서 공급되는 전류를 측정하고, 추가적인 전류를 더해 최종적으로 사용자가 지정한 LED 전류를 달성한다.

분산하는 전류의 양은 외부 저항 크기에 따라 결정된다. 약 250mA의 평균 전류를 가지며 공급 전압에 의해 조명 기능이 온/오프(On/Off)될 경우, 외부 MOSFET을 생략하고 사용할 수 있다[그림 5].

적용 예시: 후미등 겸 제동등

많은 자동차들이 후미등의 다양한 기능을 동일 LED를 사용해 다른 기능과 함께 구현해낸다. 제동등과 후미등을 공용으로 사용하는 것이 바로 그 예다. 이 경우 LED 전류를 조절해 서로 다른 요구 사양의 조명을 작동하게 되며, 이를 위해 펄스 폭 변조(PWM) 방법을 많이 사용한다.

LITIX Basic+ 제품군 중 TLD2141-3EP(1in/3out), TLD2252-2EP(2in/2out), TLD2142-1EP(1in/1out) 3개 제품이 PWM 타이머 모듈을 포함한다. 제동등일 때는 펄스 폭을 100%, 후미등일 때는 20%로 변화 시키는 방법을 통해, 후미등의 결합된 기능을 경제적으로 달성할 수 있다.

[그림 6]은 TLD2141-3EP 1개와 TLD2131-3EP 2개를 함께 사용한 애플리케이션의 예시다. 각기 3개의 LED로 구성된 9개의 LED 체인으로 이뤄져 후미등 겸 제동등을 구동한다.

TLD2141-3EP는 타이머 빌딩 블록으로서 3개 드라이버 모두를 위해 PWM 신호를 생성한다. [그림 6]에서 보듯이, 전원 라인인 VTAIL이나 VSTOP 중 어느 하나의 전압이 인가되는 즉시 LED 드라이버들은 자동으로 작동된다. 후미등(VTAIL)이 작동할 때 사용되는 PWM 주파수와 펄스 폭은, 2개의 저항과 하나의 커패시터를 사용해 설정할 수 있다. PWM 출력 핀은 PWM 신호를 TLD2141-3EP에서 다른 두 빌딩 블록으로 전달한다. 이때 외부 부품이 몇 가지 필요하며, 모든 LED 드라이버들이 동기화돼 밝기를 균일하게 변화시킨다.

제동등 전원 VSTOP이 켜질 때, 트랜지스터 스위치를 통해 PWM 드라이버 스테이지는 100%로 설정되고 LED 밝기는 높아진다. [그림 6]의 파형은 신호가 후미등(VTAIL)이거나 제동등(VSTOP)일 때의 LED 동작 전류를 나타낸다.

LITIX Basic+ 모듈 여러개를 사용할 경우, LED 레퍼런스 전류를 복제해 이를 다음 LITIX Basic+ 모듈의 레퍼런스 전류로 사용할 수 있다. 즉, 첫 번째 드라이버의 OUT_SET 핀과 두 번째 드라이버의 IN_SET 핀을 연결할 수 있음을 의미하며, 이를 통해 시스템 측면에서 외부 저항의 수를 줄일 수 있다[그림 7].

인피니언은 LITIX LED 드라이버 제품군에 LITIX Basic+ 시리즈를 추가해 자동차 LED 애플리케이션 지원 범위를 확대했다[그림 8]. 저전력·중간전력 외부 조명에 적합한 LITIX Basic+ 외에도, LITIX Basic과 LITIX 리니어(LITIX Linear)는 저전력부터 고전력 선형 조명 애플리케이션에 활용하기 적합하다. LITIX 파워(LITIX Power)는 DRL, 하향등, 상향등 용으로 DC/DC 컨버터 제품들을 제공하며, LITIX 파워 플렉스(LITIX Power Flex)의 DC/DC 컨버터 제품들은 효율성이 중요한 고전력 전방 조명 애플리케이션에 활용할 수 있다.

글: 게르노트 운터베거(Gernot Unterweger) 애플리케이션 엔지니어,
폴커 타그루버(Volker Taggruber) 자동차 LED 드라이버 제품 마케팅 책임자

자료제공: 인피니언 테크놀로지스

- 이 글은 테크월드가 발행하는 월간 <EPNC 電子部品> 2020년 5월 호에 게재된 기사입니다.