摘要
汽车内的电子技术含量迅速增长是汽车工业的发展趋势之一。先进的系统解决方案在汽车上使用程度越来越高。高性能的半导体产品在汽车组件设计电路板中发挥着关键作用。为了驱动不同的负载（如气门、电机或车灯），过去使用的机电继电器开关逐渐地被新的智能功率开关（IPS）所取代。除开关负载的基本功能外，IPS还带来很多新的优势，例如：使用寿命长、保护和诊断功能以及改进的电磁兼容性。最重要的是，采用最新技术的SMD芯片可以同时焊在电路板上，从而为制造商节省了相当可观的制造成本，而其它的电子组件无法做到这一点。对于数量很大的应用（例如：照明应用或电机控制），需要通过PWM（脉宽调制）信号驱动IPS（继电器开关无法实现这个功能）。本文介绍汽车照明应用中的PWM技术，特别讨论了如何选择PWM频率和占空比以提高性能，以及如何限制电磁干扰对其它系统电路板的影响。
引言
汽车环境内的电子技术含量正在迅猛增长，许多功能都是由电子算法控制的，若要以成本低廉的解决方案实现高性能的系统，提高汽车的质量、安全性和舒适性，就必须采用电子算法。
这种发展趋势导致车用半导体芯片被广泛用于多种应用。
在很多应
用领域，将先进的高性能低成本芯片用于小功率、中等功率和大功率电源管理的市场需求正在飞速增长。在汽车工业中，能够驱动很多负载的半导体智能功率开关正在淘汰机电式继电器开关，但是IPS必须符合特殊的技术要求，例如：过负载及短路保护、连接单片机的诊断反馈，同时还必须兼容今天驱动电机和卤素灯等负载使用的PWM工作模式。
脉宽调制（PWM）概述
PWM可以定义为一个通断时间比可变的电压方波。在导通(ton)期间，直流电源电压被加到负载上；在关断期间，直流电源电压被关闭。导通时间占通断周期的比被称作“占空比”，这个数值通常用希腊字母d表示，占空比的取值范围是0~100%。占空比的变化导致负载上的RMS电压变化，结果引起输送到负载的功率发生变化。
如果一个方波的VH = V，占空比为d，则其RMS电压等于：
VRMS = Sqr( d ) V
图1a所示是一个占空比为10%的PWM输出波形，也就是说，信号保持高电平的时间是通断周期的10%。图1b和1c所示是占空比分别为50%和90%的脉宽调制波形。使用脉宽调制技术的主要缺点是：必须增加复杂的驱动电路；可能会产生烦人的射频干扰（RFI）；某些情况会提高IPS的功耗。产生脉宽调制信号的方法：
● 使用独立的PWM信号发生器
● 微控制器内部的PWM资源
● 定时器中断例程驱动的标准微控制器I/O
汽车照明应用中的PWM —— 优点和缺点
PWM技术与一个集成化的功率开关共同驱动电机或车灯，PWM技术的应用程度越来越高，通常被用于汽车的接线盒或车身控制器内，这些设备含有一个或几个微控制器，以管理PCB电路板上安装的上所有IPS开关，一块PCB电路板能够驱动多支车灯。实际上，只要合理地使用PWM技术，就能获得很多益处。
● 尽管电瓶线路上有可能出现过压现象，但是加在车灯上的电压RMS值仍然能够稳定地保持在额定值上。这一优点大幅度延长了灯泡的使用寿命，极大地方便了车主的生活，同时还提高了汽车厂商的品牌形象。
● 因为可以选择适当的占空比（详见下段），所以光的输出量是可以控制的（没有眩光）。
● 实现灯泡的“两用功能”。如果一个灯泡坏了，可以驱动另一个额定功率较大的灯泡来临时替代坏灯泡，具体方法是利用脉宽调制技术，把RMS电压降到该灯泡最初的RMS电压值以下。例如，通过设定占空比，一个21W的灯泡可以用作一个相当于5W的备用灯泡。
● 日间行车灯（DRL）变光功能，以及前雾灯亮度调节功能。实现DRL功能的方法是，在现有的远光或近光前大灯上应用PWM技术。这种方法的优点是，灯泡数量减少，因此降低了总耗电量；影响灯泡使用寿命的不利因素减少。PWM技术可用于驱动前雾灯功能，即根据方向盘的指向，改变雾灯亮度和光束数量。当方向盘转向某一个方向时，PWM就会提高占空比，以增加该方向的光束数量。同时，另一侧的占空比被降低，雾灯自动降低亮度，方便正面驶来的汽车。
● 变光功能还可用于仪表板和车门照明灯。
PWM的能效取决于频率和占空比的选择，实际上，PWM技术以及上文提到的优点可能会受到某些因素的制约，在系统设计期间务必对这些制约因素加以考虑。下面以灯泡为例予以说明：
● 因为温度波动变化而使灯丝承受的热机械应力
● 干扰驾驶员夜间视力的闪烁现象
● 电磁噪声对其它车载仪表的影响（EMC问题）
● 驱动灯泡的IPS的热损耗