MPQ7221 尾灯参考设计

参考设计
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MPQ7221 尾灯参考设计

面向汽车系统的多通道 LED 驱动器

1 概述

1.1 简介

汽车照明应用对汽车尾灯的动态要求越来越高。本参考设计展示了一个完整的尾灯设计方案，它采用三个 MPQ7221 器件驱动 LED 灯串，用于刹车灯 (SL)、转向灯 (TL) 和侧标志灯 (SML)。

MPQ7221 是一款 16 通道恒流 LED 驱动器，它可在 4.5V 至 16V 的宽输入电压 (VIN) 范围内工作。 每个通道的 LED 电流 (ILED) 都可通过外部电流设置电阻设置，最大电流可达 80mA。MPQ7221集成了一个 I2C 接口，通过外部电阻可配置10个不同的 I2C 地址，实现丰富的动态效果。

MPQ7221 采用侧面镀锡的 QFN-24 (4mmx4mm) 封装，符合 AEC-Q100 认证。

1.2 功能特性

  • 4.5V 至 16V 的宽输入电压 (VIN) 范围
  • 16 通道，每通道最大80mA
  • LED 电流 (ILED) 由外部电阻器设置
  • 每个通道均提供 6 位模拟调光
  • 每个通道均提供12 位脉宽调制 (PWM) 调光
  • 可选 PWM 调光频率(fPWM)：220Hz、250Hz、280Hz 或 330Hz
  • 刷新信号输出
  • I2C 接口
  • 通过外部电阻器可设置10个地址
  • 可调 ILED 斜率
  • 40µs 相移
  • 故障指示灯
  • LED 开路保护
  • 可配置阈值的 LED 短路保护
  • 欠压锁定 (UVLO)保护
  • 过温保护 (OTP)
  • 采用侧面镀锡的 QFN-24 (4mmx4mm) 封装
  • 符合 AEC-Q100 等级1认证

图1：EVQ7221-TL-00A尾灯控制板和尾灯板

1.3 应用

  • 汽车电源系统
  • 工业系统
  • 汽车尾灯
  • 汽车转向灯

2 参考设计

2.1 功能框图

本参考设计由一个降压变换器 (MPQ4323)、一个低压差 (LDO) 稳压器 (MPQ2013A)、三个 LED 驱动器 (MPQ7221) 和一个微控制器单元 (MCU) (KEA8)组成（参见图 2）。它采用典型的12V VIN ，三个 MPQ7221 器件各自驱动三种不同类型的灯，由MCU 决定动态性能。

912×417 18.4 KB

图2: 功能框图

2.2 相关解决方案

本参考设计基于以下 MPS 解决方案：

表1: MPS解决方案

MPS IC 描述
MPQ2013A 40V、150mA、低静态电流线性稳压器，符合 AEC-Q100 认证
MPQ4323 36V、3A、低静态电流、同步降压变换器，符合 AEC-Q100 认证
MPQ7221 16 通道、80mA/通道、具有独立 PWM 模拟调光和 I2C 接口的 LED 驱动器，符合 AEC-Q100 认证

2.3 系统规格

表2: 系统规格

参数 规格
输入电压(VIN)范围 5VDC 至 36VDC
输出LED 16个LED用于刹车灯（SL），14个LED用于转向灯（TL），16个LED用于侧标志灯（SML）
输出电流 (IOUT) SL：50mA/通道，TL：40mA/通道，SML：8mA/通道

3 设计

3.1 原理图

895×599 50 KB

图3: 控制板原理图

900×238 23.9 KB

图4: 灯板原理图

3.2 BOM

表3: 控制板BOM

数量 标号 值 描述 封装 供货商 供货商PN
2 C1, C4 NS
1 C2 1µF 陶瓷电容, 100V, X7R 1210 Murata GRM32ER72A105KA01L
4 C3, C404, C504, C604 4.7µF 陶瓷电容, 25V, X7R 1210 TDK C3225X7R1E475M
8 C301, C302, C401, C402, C501, C502, C601, C602 4.7µF 陶瓷电容, 50V, X7S 0805 Murata GRM21BC71H475KE11L
5 C303, C304, C307, C310, C311 0.1µF 陶瓷电容, 50V, X7R 0603 Murata GRM188R71H104KA93D
1 C305 1µF 陶瓷电容, 16V, X7R 0603 Murata GRM188R71C105KA12D
2 C308, C309 22µF 陶瓷电容, 10V, X5R 0805 Murata GRM219R61A226MEA0D
C306, C403, C503, C603, CIN1, CIN2 NS
2 CIN3, CIN4 1nF 陶瓷电容, 50V, C0G 0603 Murata GRM1885C1H102JA01D
2 CIN5, CIN6 47nF 陶瓷电容, 100V, X7R 0805 Murata GRM21BR72A473KA01L
2 CIN7, CIN8 2.2µF 陶瓷电容, 50V, X7R 0805 Murata CGA4J3X7R1H225KT000N
1 CIN9 22µF 铝聚合物电容, 50V SMD Panasonic EEHZC1H220P
3 CN1_SL, CN2_TL, CN3_SML 1mm 连接器, 2x10引脚, 90° DIP 可定制
3 CN1_SL, CN2_TL, CN3_SML 1mm 线束, 2x10引脚 DIP 可定制
1 D1 60V 肖特基二极管, 3A SMA Diodes, Inc. B360A-13-F
1 D2 33V TVS 二极管 SMB Vishay SMBJ33AHE3_A/H
3 F401, F501, F601 63V 熔丝, 2A 1206 Bei 0685-2000-01
1 L1 240nH 电感, 19mΩ, 6.6A SMD TOKO, Inc. DFE201612E-R24M
1 L2 1µH 电感 SMD Coilcraft XEL4020-102MEB
1 L3 2.2µH 电感 SMD Coilcraft XEL4030-222MEB
14 JP1, JP401, JP402, JP501, JP502, JP601, JP602, R3, R5, R304, R401, R501, R601, R405 0Ω 薄膜电阻, 5% 0603 Yageo RC0603JR-070RL
4 R1, R2, R4, R8 10kΩ 薄膜电阻, 1% 0603 Yageo RC0603FR-0710KL
9 R301, R305, R306, R402, R403, R502, R503, R602, R603 100kΩ 薄膜电阻, 1% 0603 Yageo RC0603FR-07100KL
1 R303 16.2kΩ 薄膜电阻, 1% 0603 Yageo RC0603FR-0716K2L
1 R307 21.5kΩ 薄膜电阻, 1% 0603 Yageo RC0603FR-0721K5L
1 R406 24kΩ 薄膜电阻, 1% 0603 Yageo RC0603FR-0724KL
1 R505 3kΩ 薄膜电阻, 1% 0603 Yageo RC0603FR-073KL
2 R506, R605 30kΩ 薄膜电阻, 1% 0603 Yageo RC0603FR-0730KL
1 R606 150kΩ 薄膜电阻, 1% 0603 Yageo RC0603FR-07150KL
1 R7 30.9kΩ 薄膜电阻, 1% 0603 Yageo RC0603FR-0730K9L
R6, R302, R404, R504, R507, R508, R604 NS
6 GND4, GND5, GND6, RFSH/FLT, RFSH/FLT, RFSH/FLT6 1mm Golden pin DIP 可定制
1 INPUT 2.54mm 连接器, 2个引脚 SMD 可定制
1 J1 2.54mm 测试引脚, 1x5引脚 DIP 可定制
1 J2 2.54mm 测试引脚, 1x6引脚 DIP 可定制
1 J3 2.54mm 测试引脚, 1x9引脚 DIP 可定制
2 GND, SW1 12V 按钮 DIP 可定制 KAN3511-0431C
1 U1 5.5V 微控制器单元 TSSOP-16 NXP Semiconductors S9KEAZN8AMTG
1 U2 MPQ2013A 低静态电路 IQ、线性稳压器，符合AEC-Q100 认证 QFN-8 (3mm x 3mm) MPS MPQ2013AGG
1 U3 MPQ4323 42V 负载突降、同步降压变换器、符合 AEC-Q100 认证 QFN-12 (2mm x 3mm), QFN-12 (3mm x 4mm) MPS MPQ4323GDE-AEC1
3 U4, U5, U6 MPQ7221 16通道LED 驱动器, 符合AEC-Q100 认证 QFN-24 (4mm x 4mm) MPS MPQ7221GRE-AEC1

图4: 灯板BOM

3 CN1_SL, CN2_TL, CN3_SML 1mm 连接器, 2x10引脚, 90° DIP Custom
16 LED1, LED2, LED3, LED4, LED5, LED6, LED7, LED8, LED9, LED10, LED11, LED12, LED13, LED14, LED15, LED16 2.15V 琥珀色LED SMD ams OSRAM LA E67F-BADB-24-3A5A
14 LED17, LED18, LED19, LED20, LED21, LED22, LED23, LED24, LED25, LED26, LED27, LED28, LED29, LED30 2.15V 黄色LED SMD ams OSRAM LY E67F-ABCA-35-3B5A
16 LED31, LED32, LED33, LED34, LED35, LED36, LED37, LED38, LED39, LED40, LED41, LED42, LED43, LED44, LED45, LED46 2.15V 红色LED SMD ams OSRAM LR E67F-ABCB-1-1
5 CN1_SL, CN2_TL, CN3_SML 1mm 线束, 2x10引脚 DIP Custom

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