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。
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
图3: 控制板原理图
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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