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怎么实现基于NXPS32K144的防眩目自适应汽车远光灯系统设计?

103 LED 自适应远光灯
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基于NXPS32K144及多通道ASLxxxx系列LED驱动器的防眩目自适应汽车远光灯系统(ADB)方案。
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2021-6-16 06:27:06   评论 分享淘帖 邀请回答
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  随着科技的不断发展,汽车行使的道路环境越来越复杂多变,传统意义上只包含近光和远光两种照明模式的前照灯,已不能完全满足人们对行驶安全性和驾驶舒适性的需求,自适应远光灯(ADB)应运而生。
  自适应远光灯(ADB)是一种能够根据路况自适应变换远光光型的智能防眩目远光灯系统。 系统会通过摄像头感知车辆行驶前方其它车辆的位置,实时计算并控制远光灯组内相应的 LED 颗粒变暗或者熄灭,从而变换远光光型,以避免对其他道路使用者造成眩目。ADB 系统在保证最佳视野的同时,也保证了驾驶的安全性。目前,奔驰、奥迪、沃尔沃等厂家的部分车型上都已配备有自适应远光(ADB)。
  世平集团在车灯市场持续耕耘,目前基于 NXP S32K144 和 NXP 多通道 ASLxxxx 系列 LED 驱动器又推出了新一代的汽车防眩目自适应远光灯系统(ADB)方案。具有高集成度、高扩展性、高灵活性、高性能、低成本、易配置等特点。
  硬件设计
  控制部分
  使用 NXP S32K144 作为 Lighting ECU Microcontroller,一方面留有 CAN 总线与 BCM 及其它 ECU 连接,接受车身诸多传感器的信号,另一方面使用 CAN总线与 LED Matrix Manage ASL5XXXYHZ 通信,传输LED的亮灭信息。S32K144 的特色如下:
  ARM Cortex-M4 up to 112Mhz;
  Flash/RAM-512 KB/64KB;
  丰富的外设资源: 4 × 16bit timer、1 × 32bit LP timer、RTC、4 x LPSPI(with 1 emulated SPI by Flex IO)、4 x LPUART、 3 x FlexCAN 、2 x16(12-bit)ADC
  Function Safety ASIL-B
  S32K 系列有多种产品可供客户选择,并且配套丰富的支持工具供客户开发
  
  LED驱动部分
  LED 驱动部分使用多通道的多项升压稳压器ASLx500y和多通道降压ASLx41y LED驱动器组成的升降压双级架构。具有诸多优势:
  最佳架构 - 更低的系统成本
  恩智浦驱动器IC产品组合旨在以最低成本在初始设计、批量生产和未来的系统更新方面实现最大的设计自由度。该产品组合包括两个系列 - 多相升压ASLx500和多通道降压ASLx416驱动器IC。此外,它们还提供了一个统一的平台架构 ,能够驱动任何数量的LED和通道,同时降低了系统成本。
  最佳集成 - 更少的空间
  高度的数字集成确保以最少的外部组件实现最大的耐用性和设计简易性。此外,多通道降压IC针对每个通道使用一个外部功率MOSFET。这在高电流(每通道超过1.5A)情况下可实现驱动器的最佳散热性能。因此,多通道LED驱动器IC可以最小的PCB面积实现高输出功率,而无需昂贵的散热元件。
  可扩展性和灵活性 - 缩短研发生产周期
  多通道LED驱动器IC具有高度扩展性和灵活性。恩智浦解决方案具有一个升压IC,可以从双通道扩展到12通道,输出功率在30 W至140 W之间。此外,通过SPI接口,恩智浦驱动器IC可灵活编程,使恩智浦解决方案能够驱动各种先进的照明应用,例如:自适应远光照明(ADB)、高级前灯照明(AFL)、激光照明等。恩智浦解决方案还具有优化的架构、封装和引脚,可为新产品开发和未来产品升级缩短研发生产周期。
  
  有保证的汽车级质量
  所有恩智浦多通道汽车LED驱动器都采用非常小的HVQFN32引脚封装。它们专门支持采用高亮度(HB)和智能LED解决方案对传统汽车照明解决方案进行更多的升级换代。这些器件完全获得汽车认证,符合AEC-Q100 1级认证,工作温度范围为–40至+125ºC。它们还提供低电磁辐射(EME)和高抗电磁干扰(EMI)。
  
  LED Matrix Manage
  使用 NXP ASL5XXXYHZ 作为 LED Matrix Manage,单串最多可独立控制 12 颗 LED,该方案共使用两颗 ASL5XXXYHZ,每颗 IC 搭配8颗CREE车规级 LED,共16颗LED。LED Matrix Manage特色如下:
  三个串联开关的四个子串(12 LED Max),可实现LED任意组合
  每个开关最大过流5 A (并行连接,电流可达 6.0A) –ASL5x15yHz
  每个开关最大过流8 A (并行连接,电流可达 3.2A) –ASL5x08yHz
  支持 CAN 通信
  可编程 12 位 PWM 调光
  片内集成 200Mhz 晶振,无需外部晶振
  具有旁路功能的单个LED开路和短路检测和诊断
  支持直接 NTC 和PCB ID 电阻
  5 个地址引脚,最大可连接 32 个 MLC 设备,对384 颗 LED 进行独立控制
  Limp home 模式应对突发设备故障
  工作温度范围为 –40至+125ºC,最大结温到 +175ºC。
  符合 AEC-Q100 等级1和 AEC-Q0006汽车应用认证
  QM(B)-安全文档以支持最高ASIL B系统级别
  
  视觉处理部分
  使用 NXP S32V MPU 搭配 720p 摄像头实现视觉处理的功能。摄像头采集到的前方行车视野被传输到 NXP S32V 芯片处理,通过算法将视野信息转化为亮度信息,最后 ADB 的控制部分 S32K通过对接收到的亮度信息进行分析处理,从而发出指令,灭掉或调暗前方有车区域的灯光。
  S32V234 为Cortex-M4 + 四核 Cortex-A53,获得 ISO26262 认证,汽车安全等级可达 ASIL-B
  APEX2 专业图像处理器,可同时处理 512KB 的数据
  包含 GPU,可跑 360°全景环视算法
  内置 HDR ISP,最多可同时接入 8 路摄像头
  软件设计流程
  
  在LED Driver板部分,S32K 通过SPI对LED Driver IC进行配置,我们有标准的配置流程及调试应用笔记供客户参考。
  
  产品实体图
  
  
  调试界面截图
  
  
  功能演示照片
  
  
  场景应用图
  
  产品实体图
  
  展示板照片
  
  
  方案方块图
  
  核心技术优势
  1、12bit PWM调光可对LED亮度做独立的高精度控制,配合特殊ADB透镜便可单独控制前方多个暗区的亮度,并借此实现特定的灯光效果,如流水灯,开机迎宾等酷炫效果。
  2、支持多个CAN外设,通过CAN总线配合前置摄像头及 ADAS 实现远光灯光选择性避让,让对方来车、前车、行人不受远光的侵袭。
  3、采用升降压电源架构,并且可以从双通道扩展到12通道,输出功率在30 W至140 W之间,除可驱动 ADB外,还可使用其他通道驱动近光灯、转向灯、日行灯和位置灯,高度集成,应用在多通道产品有极高的性价比。
  4、使用 SPI 配置 LED Driver IC,省去对器件进行外部编程的电阻电容元器件,并且可以通过 SPI 对IC进行监控诊断,使得外围硬件简单,十分便于调试。
  5、Gate 脚驱动电压可调,便于EMI的解决
  6、工作温度范围为 –40至+125ºC,最大结温到 +175ºC。并且IC热阻小,允许的PCBA温升可以到很大。
  7、支持Limp Home 模式,可应对真实应用下的突发情况,并可做功能安全等级。
  8、整体效率可达87%及以上
  方案规格
  1、输入电压: DC 6V~19V(上下阈值软件可调)
  2、输入防反接: 支持
  3、升压稳压器输出电压:42V(软件可调)
  4、升压稳压器工作频率:200KHz(软件可调)
  5、升压稳压器 gate驱动电压:6V(软件可调)
  6、降压 LED 驱动器工作频率:300KHz(软件可调)
  7、降压 LED 驱动器 gate驱动电压:7V(软件可调)
  8、温度监测: 支持
  9、LED故障检测: 支持
  10、CAN 通讯: 支持(S32K有CAN控制器)
  11、输出通道数:6 通道(可拓展,双级架构,最多到12通道)
2021-6-16 17:11:35 评论

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