CN105302216B - 带有高频瞬态电压保护的低压差线性稳压电路 - Google Patents

Abstract

本发明以一对并联的低通滤波器，一个瞬态高压钳制电路，一个低压差线性稳压器作为电流调节器来给电气负载如电机，LED提供调节好的恒流。其中，低通滤波器包括了主要的输入滤波电容，阻尼电阻电容。高频有效的瞬态电压钳制电路包括由三极管和集纳二极管组成的用来控制以串联形式连接的三极管。高频钳制的作用类似于一个电压调节器，使它的输入与低通滤波器的输出耦合从而接收到经过滤的输入信号，并且它的输出与低压差线性稳压器的输出耦合。基于本发明的瞬态高压钳制电路包括了在没有钳制功能下有过压情况的电池电源，一个电压钳制电路用以钳制在过压情况下的额外能量从而对低压差线性稳压器实施保护。

Description

带有高频瞬态电压保护的低压差线性稳压电路

技术领域

本发明涉及汽车LED车灯驱动电路领域，尤其涉及一种基于恒流调节并带有高频瞬态电压保护的低压差线性稳压电路。

背景技术

LED照明技术已经被应用在了各个不同的电子领域，例如建筑照明、汽车头尾灯、LCD液晶屏的背光灯等等。与传统的光源如白炽灯和荧光灯相比，LED有着显著的优势，包括高效、良好的定向性和颜色稳定性、很高的可靠性、更长的服务周期、小体积以及环境安全性。

LED是靠电流驱动的器件，因此调节流过LED的电流是一项重要的控制技术。集成电路形式的低压差线性稳压器被广泛应用于调节电压或电流。低压差线性稳压器电路是一种设计LED电流调节电路的常见方法。但是，通常情况下低压差线性稳压器的输入电压最大值仅为40伏特。因此它的输入电压必须被控制在这个阀值之下或者当输入电压超过它的最大承受电压值时，一套控制电路必须被用以阻断电路的工作。

与此同时，在汽车上所有的电子装置，如仪表盘、中控台、内饰灯、外照灯等都与同一根电源线相连，而此电源为电池或者交流发电机，并且它们的输出电压都不稳定。当电池被断开，引擎开始工作时，交流发电机为车身的电源线供电的同时造成了冲击电压的产生，这就被称作负载突降。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种基于恒流调节并带有高频瞬态电压保护的低压差线性稳压电路，以一对并联的低通滤波器，一个瞬态高压钳制电路，一个低压差线性稳压器作为电流调节器来给电气负载如电机，LED提供调节好的恒流。其中，低通滤波器包括了主要的输入滤波电容，阻尼电阻电容。高频有效的瞬态电压钳制电路包括由三极管和齐纳二极管组成的用来控制以串联形式连接的三极管。高频钳制的作用类似于一个电压调节器，使它的输入与低通滤波器的输出耦合从而接收到经过滤的输入信号，并且它的输出与低压差线性稳压器的输出耦合。

本发明提供一种带有高频瞬态电压保护的低压差线性稳压电路，所述低压差线性稳压电路包括一个低压差线性稳压模块、一对并联的低通滤波电路，一个瞬态高压钳制电路，电流通过低通滤波电路进入瞬态高压钳制电路，最后通过低压差线性稳压模块完成回路，所述低通滤波电路包括二极管D2、电感线圈L1、电阻R7和三个电容C4、C5、C6，所述二极管D2与电感线圈L1串联，并且电容C4和C6串联后并联在电感线圈L1两端，所述电容C5与电阻R7串联后并联在电容C4上；所述瞬态高压钳制电路包括两个双极型三极管Q1和Q2、一个齐纳二极管D1和四个电阻R1、R2、R3和R4，电子系统电压通过低通滤波电路后被作用于三极管Q1的集电极，所述三极管Q1的发射极与低压差线性稳压模块的输入端相连，三极管Q1的基极与三极管Q2的集电极相接，三极管Q2的发射极与齐纳二极管D1的阴极相连，齐纳二极管D1的阳极接地，电阻R1和R2作为分压器所使用，它们同时与三极管Q2的基极相连，电阻R3一端与三极管Q1的发射极相连，另一端与三极管Q2的发射极和齐纳二极管D1的阴极相连，电阻R4连接在三极管Q1的集电极和基极之间；所述低压差线性稳压模块包括调节器U1，两个电阻R5、R6和三个电容C1、C2、C3，所述调节器U1与电阻R5串联，所述电容C2、C3并联在调节器U1上，所述电容C1、电阻R6并联在电阻R5上。

进一步改进在于：所述电阻R1、R2、R3和R4规格为1千欧姆，0.5瓦特。

进一步改进在于：所述齐纳二极管D1的钳制电压为27伏特，而三极管Q1集电极和发射极间的压降大于80伏特。

进一步改进在于：所述调节器U1输出端和调节端的电压差为1.25伏特。

本发明是关于一种至少涵盖一路LED以串联形式连接和电源的电流调节驱动电路。更为特别的是，本发明优化了电磁干扰特性和瞬态电压保护从而改善了功率转换电路在汽车电子的应用。

本发明以一对并联的低通滤波器，一个瞬态高压钳制电路，一个低压差线性稳压器作为电流调节器来给电气负载如电机，LED提供调节好的恒流。其中，低通滤波器包括了主要的输入滤波电容，阻尼电阻电容。高频有效的瞬态电压钳制电路包括由三极管和齐纳二极管组成的用来控制以串联形式连接的三极管。高频钳制的作用类似于一个电压调节器，使它的输入与低通滤波器的输出耦合从而接收到经过滤的输入信号，并且它的输出与低压差线性稳压器的输出耦合。

本发明的有益效果是：基于本发明的瞬态高压钳制电路包括了在没有钳制功能下有过压情况的电池电源，一个电压钳制电路用以钳制在过压情况下的额外能量从而对低压差线性稳压器实施保护。

附图说明

图1是本发明的电路原理图的总成图；

图2是本发明的瞬态高压保护电路原理图；

图3是本发明的输入低通滤波器电路原理图；

图4是本发明的低压差线性稳压器电流设定电路原理图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

如图1-4所示，本实施例提供了一种带有高频瞬态电压保护的低压差线性稳压电路，所述低压差线性稳压电路包括一个低压差线性稳压模块、一对并联的低通滤波电路，一个瞬态高压钳制电路，电流通过低通滤波电路进入瞬态高压钳制电路，最后通过低压差线性稳压模块完成回路，所述低通滤波电路包括二极管D2、电感线圈L1、电阻R7和三个电容C4、C5、C6，所述二极管D2与电感线圈L1串联，并且电容C4和C6串联后并联在电感线圈L1两端，所述电容C5与电阻R7串联后并联在电容C4上；所述瞬态高压钳制电路包括两个双极型三极管Q1和Q2、一个齐纳二极管D1和四个电阻R1、R2、R3和R4，电子系统电压通过低通滤波电路后被作用于三极管Q1的集电极，所述三极管Q1的发射极与低压差线性稳压模块的输入端相连，三极管Q1的基极与三极管Q2的集电极相接，三极管Q2的发射极与齐纳二极管D1的阴极相连，齐纳二极管D1的阳极接地，电阻R1和R2作为分压器所使用，它们同时与三极管Q2的基极相连，电阻R3一端与三极管Q1的发射极相连，另一端与三极管Q2的发射极和齐纳二极管D1的阴极相连，电阻R4连接在三极管Q1的集电极和基极之间；所述低压差线性稳压模块包括调节器U1，两个电阻R5、R6和三个电容C1、C2、C3，所述调节器U1与电阻R5串联，所述电容C2、C3并联在调节器U1上，所述电容C1、电阻R6并联在电阻R5上。

图2所示的是瞬态电压保护钳制电路的电路图，它作为本实施例的一个代表既可与12伏特又可与24伏特的车身电子系统相连接。通常，一个瞬态电压钳制保护电路可由瞬态电压抑制器实现，它包含了输入滤波器如图3所示，两个双极型三极管Q1和Q2，一个齐纳二极管D1，四个电阻R1、R2、R3和R4如图2所示。电子系统电压通过低通滤波器被作用于三极管Q1的集电极，它的发射极与电流调节器的输入端相连如图4所示。对于高负载电流要求的应用，双极型三极管Q1可被MOSFET（金属氧化物场效应管）所代替。三极管Q1的基极与三极管Q2的集电极相接，三极管Q2的发射极与齐纳二极管的阳极相连。齐纳二极管的阴极则连到了这个系统的地。电阻R1和R2作为分压器所使用，它们同时与三极管Q2的基极相连。电阻R3一端与三极管Q1的发射极相连，另一端与三极管Q2的发射极和齐纳二极管的阴极相连。电阻R4连接在三极管Q1的集电极和基极之间。电阻R1、R2、R3和R4规格的最佳选择为1千欧姆，0.5瓦特。齐纳二极管需要有27伏特的钳制电压，而三极管Q1集电极和发射极间的压降需要大于80伏特。

在工作时，当12伏特（实际上的电压会在9伏特到16伏特之间浮动）的电压作用于电路的输入端口时，齐纳二极管不会导通，因为输入电压低于它的钳制电压，因此，三极管Q2也不导通。在此情况下，三极管Q1导通，输入电压将会作用于调节器U1，U1由一个低压差线性稳压器，若干个电阻电容组成，而调节后的电流值是由R5和R6连个相并联的电阻所决定的，用户可以根据实际的输出电流需求来调节相应的电阻值。当输入电压值高于齐纳二极管的电压钳制值（27伏特）时，它开始导通，此时瞬态高压钳制电路开始工作。三极管Q2通过保持三极管Q1集电极电压的恒定来控制三极管Q1的基极电流。当输入电压增加时，为了保持输出电压被钳制在27伏特，三极管Q1的基极电流就会更大，剩余的电压将会作用与三极管Q1的集电极和发射极结上，所以三极管Q1的选择必须满足集电极发射极结要有合适的最大集电极发射极电压阀值。

集成电路芯片U1简单来说就是一个被设置成恒流源输出的低压差线性稳压器。三极管Q1的发射极与调节其U1的输入端相接。调节器输出端和调节端的电压差被设置为恒定的1.25伏特，而电阻R5、R6则与U1的输出端以串联的形式连接，基于这种设定，恒流源就搭建完成了。该网络的等效电阻可通过公式I=1.25/R得出，其中I为输出电流，R为等效电阻。本发明使用了两个电阻R5和R6是为了平均分配总功率从而避免电阻过热导致电路损坏。在调节电路的输出端可以连接LED或LED串从而使它们被正确的电流所驱动。

Claims (4)

1.一种带有高频瞬态电压保护的低压差线性稳压电路，其特征在于：所述低压差线性稳压电路包括一个低压差线性稳压模块、一对并联的低通滤波电路，一个瞬态高压钳制电路，电流通过低通滤波电路进入瞬态高压钳制电路，最后通过低压差线性稳压模块完成回路，所述低通滤波电路包括二极管D2、电感线圈L1、电阻R7和三个电容C4、C5、C6，所述二极管D2与电感线圈L1串联，并且电容C4和C6串联后并联在电感线圈L1两端，所述电容C5与电阻R7串联后并联在电容C4上；所述瞬态高压钳制电路包括两个双极型三极管Q1和Q2、一个齐纳二极管D1和四个电阻R1、R2、R3和R4，电子系统电压通过低通滤波电路后被作用于三极管Q1的集电极，所述三极管Q1的发射极与低压差线性稳压模块的输入端相连，三极管Q1的基极与三极管Q2的集电极相接，三极管Q2的发射极与齐纳二极管D1的阴极相连，齐纳二极管D1的阳极接地，电阻R1和R2作为分压器所使用，它们同时与三极管Q2的基极相连，电阻R3一端与三极管Q1的发射极相连，另一端与三极管Q2的发射极和齐纳二极管D1的阴极相连，电阻R4连接在三极管Q1的集电极和基极之间；所述低压差线性稳压模块包括调节器U1，两个电阻R5、R6和三个电容C1、C2、C3，所述调节器U1与电阻R5串联，所述电容C2、C3并联在调节器U1上，所述电容C1、电阻R6并联在电阻R5上。

2.如权利要求1所述的带有高频瞬态电压保护的低压差线性稳压电路，其特征在于：所述电阻R1、R2、R3和R4规格为1千欧姆，0.5瓦特。

3.如权利要求1所述的带有高频瞬态电压保护的低压差线性稳压电路，其特征在于：所述齐纳二极管D1的钳制电压为27伏特，而三极管Q1集电极和发射极间的压降大于80伏特。

4.如权利要求1所述的带有高频瞬态电压保护的低压差线性稳压电路，其特征在于：所述调节器U1输出端和调节端的电压差为1.25伏特。