自适应前照明系统（AFS）简介

今天的车辆通过动态调整前灯来尝试优化夜间视觉。在本文中，我们首先会看看这项技术的优势。然后，我们将简要审查设计挑战和主体积木。

介绍

自适应前照明系统（AFS）试图动态调整车辆的前灯，使驾驶员具有最佳的夜间视觉，而不会影响其他道路使用者的安全性。当车辆阉牛或道路甚至没有时，AFS使用步进电机来控制大灯角度。此外，自适应系统试图避免直接眩光迎面而来的车辆。它使用由LED阵列组成的前灯。

根据迎面而来的汽车的位置，其中一些LED自动变暗。通过这种方式，在迎面而来的汽车围绕亮起，驾驶员侧是暗淡的。AFS使用图像传感器来检测迎面而来的车辆的位置。图1显示了AFS如何调节前灯以使迎面而来的汽车的驾驶员侧变暗。

图1。图片礼貌TI.。

类似地，AFS避免了不直接闪耀在其后视镜上的前轿厢的驾驶员致盲。

图2。图片礼貌在半导体上

AFS由几个不同的构建块组成，例如LED驱动器，LED矩阵管理器，步进电机，成像传感器，MCU等，以有效控制光强度和方向，这些块应快速，高效准确。让我们简要审视AFS的设计挑战和主体建筑物块。

用于汽车应用的LED驱动器

AFS的功能取决于以快速速率产生复杂的光图案。LED展示了比白炽源快三倍的照明上升时间。此外，LED更加高劣，提供了较高的白光清晰度。由于这些优点，它们广泛用于汽车行业。为了产生AFS所需的光图案，我们可以在前灯中纳入一系列LED，并选择性地将其中的一些阵列纳入其中。

要操作LED，我们需要特殊的电路称为LED驱动器。驾驶员应提供具有恒定电流以保持浅色的LED。图3显示了用于汽车应用的LED驱动器的结构。

图3。图片礼貌Maxim Integrated.。

虽然汽车电池电压通常应该在12v左右，但有时可以低至6v。这种低的、未调节的电压不能直接为led供电。这就是为什么在电池之后我们需要一个升压转换器。升压变换器的输出被调节并且足够高，用来给连接到led串的降压变换器供电。每个LED串用于不同的前照灯功能，如远光灯，低光束，转向，位置，雾等。

并且，每个LED字符串都需要不同的电流。降压转换器充当理想的电流源，并通过LED串保持电流恒定。以这种方式，浅色被保留。此外，降压转换器可以表现出更好的LED开放或短程的免疫力。图4显示了LED驱动器和前照明系统的一些附加细节。

图4。图片礼貌TI.。

LED Matrix Manager

驾驶员应提供具有恒定电流以保持浅色的LED。但是，我们仍然需要暗中一些LED来创建所需的不同光图案。为此，可以使用脉冲宽度调制（PWM）的概念，如图5所示。如您所见，脉冲宽度变化以调整LED强度。

当脉冲高时，LED驱动器产生的恒流被施加到LED。当脉冲变为低电平时，电流被切断。以这种方式，虽然应用于LED的电流几乎是恒定的，但我们可以改变脉冲占空比以调节光强度。

图5。图片礼貌Sparkfun.。

不幸的是，即使当我们将光线暗到100％到50％时，人眼也无法检测光强度的显着变化。这就是LED驾驶员应通过大比率改变PWM占空比的原因。例如，LT3952能够为300：1 PWM调光率。用于单独切换LED开/关的开关阵列可以与LED平行地放置，如图3所示。图6示出了另一个示例，TPS92661LED Matrix Manager，来自TI。您可以在此图中找到一些其他详细信息。

图6。图片礼貌TI.。

步进电机

AFS使用快速，精确的步进电机来调整灯位置，根据从不同传感器（如方向盘位置，汽车速度，俯仰和迎面而来的车辆）收集的信息。用于驱动AFS应用的步进电机的示例示意图如图7所示。

图7。图片礼貌在半导体上。

AFS步进电机需要可靠且容错，以避免任何不安全的驾驶条件。此外，要采取电机过载失速检测非常重要。通过监测电动机绕组电流和后换电动势之间的相位关系，可以检测失速条件。这在图8中示出。

图8。图片礼貌TI.。

当电动机负载在给定的绕组电流时增加时，绕组电流和后型电动机之间的相移减小。许多步进电机驱动器使用这种现象来检测失速状态。ON半导体的NCV70522甚至可以在外部输出处指示反电动势。如果我们需要，这对于AFS应用程序非常有用调整失速检测水平取决于驾驶条件。

AFS控制器

要为诸如LED矩阵管理器和步进电机等AFS的不同构建块的指令，我们可以使用诸如TI的微控制器TMS470M安全微控制器系列。该系列基于ARM®Cortex™-M3 CPU，并以80 MHz运行。它支持PWM生成的CAN，LIN和高端定时器（HET）等功能。此外，它具有内置的安全功能，可以适用于具有较低性能的安全关键应用。提到的TI文件介绍了AFS的参考设计。

结论

在本文中，我们首先看了AFS的优势。此外，我们简要介绍了设计挑战和主积木。AFS包含对汽车买家和立法者有趣的功能。此外，它为工程师和公司提供了一个很好的机会，可以为AFS（和汽车夜视系统）应用创造创新产品。