CN107360645B - 一种汽车led信号灯及其驱动装置、逻辑处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车LED信号灯及其驱动装置、逻辑处理方法，包括电平反馈电路和逻辑处理电路，所述的电平反馈电路包括并联连接的第一供电支路和第二供电支路，所述的第一供电支路为包括MOS管开关电路、第一供电节点、第一电平采集支路和开关控制节点；所述的第二供电支路包括二极管开关电路、第二供电节点和第二电平采集支路，所述的第一电平采集支路和第二电平采集支路上均设置有电平采集输入节点，所述的电平采集输入节点和开关控制节点均连接逻辑处理电路的控制端；所述的电平反馈电路还包括逻辑判断输出节点，所述第一供电支路和第二供电支路的输出端均连接逻辑判断输出节点，所述的逻辑判断输出节点连接LED负载。

Description

一种汽车LED信号灯及其驱动装置、逻辑处理方法

技术领域

本发明涉及汽车车灯技术领域，具体涉及一种汽车LED信号灯及其驱动装置、逻辑处理方法。

背景技术

汽车LED信号灯经常有复用同一组LED负载的情况，比如日行灯和位置灯，制动灯和位置灯，其实现方式是两路不同的输入电源，而负载是共同的。

工作方式都是日行灯的功率(100％)是位置灯(驱动电路自身实现6％-10％占空比数字调光)的10倍左右，制动灯的功率(100％)是位置灯(驱动电路自身实现6％-10％占空比数字调光)的10倍左右。

经常使用的端口与逻辑处理方式是将两个耐反接的二极管的阴极并为一个节点供电，实现与的逻辑，如图1所示，由C点对后面的控制电路供电，由上述可知，A点的二极管的过流能力是大于B点的过流能力的。

这种供电方式当LED负载功率小的时候是没有问题的，但是当LED负载功率达到10W以上时，二极管由于自身固有导通压降、高温降额的特点，出现功耗大、发热大，反向漏电流大的问题，直接导致驱动电路的效率不能提高，并且高温情况下，二极管的反向漏电流导致A点电压偏高，单片机在A点的采样电压需要有特殊的算法。

由于MOS管的开通压降小的特点，就有了另一种端口逻辑电路，如图2所示。图2的电路中的MOS管的体积小，发热小，确实可以克服二极管发热大的问题，但是由于MOS管导通后，电流可以双向流动，当A点不供电，B点供电时，仍然能够在A点有电压信号，它的缺点是：1.如果当A点和B点同为高电平时，A点电压由高电平跳变到低电平，单片机在端口是无法采样到此变化的，直接导致逻辑错误。2.当A点不上电，B点上电时，如果发生A点接地，会发生短路故障烧毁MOS管。3.当A点不上电，B点上电时，车上的BCM(车身控制器)读到A点的异常电压信号会引发报警。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车LED信号灯及其驱动装置、逻辑处理方法，本发明通过设置电平采集输入节点，能够采样到实际的输入信号，避免出现逻辑错误，以及短路故障的发生，用以解决现有的逻辑控制电路容易对实际的输入信号采集错误，出现逻辑判断错误等问题。

为实现上述目的，本发明的方案是：一种汽车LED信号灯的驱动装置，所述的驱动装置包括端口逻辑控制电路，所述的端口逻辑控制电路包括电平反馈电路和逻辑处理电路，所述的电平反馈电路包括并联连接的第一供电支路和第二供电支路，所述的第一供电支路为包括MOS管开关电路、第一供电节点、第一电平采集支路和开关控制节点；所述的第二供电支路包括二极管开关电路、第二供电节点和第二电平采集支路，所述的第一电平采集支路和第二电平采集支路上均设置有电平采集输入节点，所述的电平采集输入节点和开关控制节点均连接逻辑处理电路的控制端；

所述的电平反馈电路还包括逻辑判断输出节点，所述第一供电支路和第二供电支路的输出端均连接逻辑判断输出节点，所述的逻辑判断输出节点连接LED负载，逻辑处理电路通过电平采集输入节点采集各供电支路供电节点的实际输入电平，并根据输入电平判断逻辑输出节点的输出电平，从而控制LED负载的动作。

进一步地，根据本发明所述的汽车LED信号灯的驱动装置，所述的第一供电支路包括MOS管，所述MOS管的漏极接第一供电节点，栅极接开关控制节点，源极接逻辑判断输出节点。

进一步地，根据本发明所述的汽车LED信号灯的驱动装置，第一电平采集支路的一端接于所述MOS管的漏极与第一供电节点之间，另一端接地。

进一步地，根据本发明所述的汽车LED信号灯的驱动装置，所述第二供电支路包括二极管，所述二极管的正极接第二供电节点，负极接逻辑判断输出节点。

进一步地，根据本发明所述的汽车LED信号灯的驱动装置，所述的第二电平采集支路的一端接于二极管的正极与第二供电接点之间，另一端接地。

进一步地，根据本发明所述的汽车LED信号灯的驱动装置，所述的第一电平采集支路和第二电平采集支路均由两个电阻串联组成，所述的电平采集输入节点位于两个电阻的串联点处。

进一步地，根据本发明所述的汽车LED信号灯的驱动装置，所述的逻辑处理电路包括单片机，所述的电平采集输入节点和开关控制节点均连接单片机的控制脚。

进一步地，根据本发明所述的汽车LED信号灯的驱动装置，所述MOS管的栅极连接有一个电阻和三极管，所述三极管的集电极连接电阻的一端，所述电阻的另一端连接MOS管的栅极，所述三极管的发射极接地，所述三极管的基极连接开关控制节点，所述MOS管的栅极还连接到逻辑判断输出节点与MOS管的漏极之间。

本发明还提供一种采用上述驱动装置的汽车LED信号灯。

本发明还提供一种上述驱动装置的逻辑处理方法，所述的逻辑处理方法包括：

(1)在MOS开关电路关闭的时间段，读取第一供电支路的电平采集输入节点电压信号，并且和读到的第二供电支路的电平采集输入节点电压信号做比较，判断是定义中的低电平还是高电平；

(2)当采样到第一供电节点为高电平，第二供电节点为低电平，则控制开关控制节点的输出，导通MOS开关电路；

(3)当采样到第一供电节点跳变为低电平，第二供电节点为高电平，则控制开关控制节点的输出，关闭MOS开关电路；

(4)当采样到第一供电节点跳变为低电平，第二供电节点为低电平，则控制开关控制节点的输出，关闭MOS开关电路；

(5)当采样到第一供电节点和第二供电节点都为高电平，则控制开关控制节点输出具有占空比的方波信号，第一供电节点跳变跳变时间的延时，由开关控制节点输出方波信号的周期决定，且开关控制节点的占空比大小视第二供电节点二极管开关电路的功率和负载情况调整。

本发明达到的有益效果：(1)本发明能够第一供电节点和第二供电节点两点供电，逻辑互不影响，工作效率高，电路实现简单，成本低。

(2)在第一供电节点和第二供电节点都有耐电源反接的功能，且在第一供电节点有大电流流过时，功率损耗最小

(3)本发明在第一供电节点不供电，第二供电节点供电时，第一供电节点不会有漏电信号和能量输出，不会造成第一供电节点在接地情况下发生短路故障；不会引发BCM误报警；供单片机采样的电平采集输入节点能够采样到实际的输入信号。

附图说明

图1是信号灯现有的第一种逻辑处理电路；

图2是信号灯现有的第二种逻辑处理电路；

图3是本发明的信号灯端口逻辑控制电路。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步详细的说明。

驱动装置实施例：

本发明的汽车LED信号灯驱动装置包括端口逻辑控制电路，端口逻辑控制电路包括电平反馈电路和逻辑处理电路，电平反馈电路包括并联连接的第一供电支路和第二供电支路，逻辑处理电路包括单片机。第一供电支路的供电节点和第二供电支路的供电接点为端口逻辑控制电路的逻辑输入，逻辑判断输出节点为端口逻辑控制电路的逻辑输出。

如图3，本实施例的第一供电支路包括MOS管Q，MOS管的漏极接第一供电节点A，栅极接开关控制节点F，源极接逻辑判断输出节点C，逻辑判断输出节点接LED负载。D为第一供电支路的电平采集输入节点，D的采样电压为实际的A节点电压。

第一电平采集支路由电阻R3和R4串联组成，R3的一端接于所述MOS管的漏极与第一供电节点A之间，R3的另一端与R4的一端串联连接，R4的另一端接地，电平采集输入节点D位于R3与R4的串联连接点。电平采集输入节点D接入单片机的控制脚，单片机通过采样D点的电压信号，判断D点的电平。

MOS管的栅极通过一个电阻R2和三极管T连接开关控制节点F，三极管T的集电极连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接MOS管的栅极，所述三极管T的发射极接地，所述三极管T的基极连接开关控制节点F，F节点为MOS管的控制脚输出，所述MOS管的栅极还连接到逻辑判断输出节点C与MOS管的漏极之间。F节点接入单片机的控制脚，根据F节点的电平，判断MOS管导通或截止。

本实施例图3中的三极管T为NPN型三极管，这只是本发明的一个实施例，并不能作为对本发明的限制，在其他实施例中还可以采用其他类型的三极管，如PNP型三极管，所有能够实现本发明相应的功能的开关管，都在本发明的保护范围内。

本实施例图3中的MOS管为P沟道耗尽型MOS管。耗尽型是指，当VGS＝0时即形成导电沟道，MOS管导通。当加上正确的VGS时，能使多数载流子流出沟道，因而“耗尽”了载流子，使管子转向截止。当然，也可以选择N沟通耗尽型MOS管。

在其他实施例中，还可以选择P沟道或N沟通增强型MOS管，增强型MOS管是当VGS＝0时管子呈截止状态，加上正确的VGS后，多数载流子被吸引到栅极，从而“增强”了该区域的载流子，形成导电沟道，使管子转向导通。

采用耗尽型MOS管时，单片机在采样到F点高电平时开通MOS管，在采样到F节点低电平时关闭MOS管。当采用增强型MOS管时，单片机在采样到F点高电平时截止MOS管，在采样到F节点低电平时开通MOS管。

所述第二供电支路包括二极管D2，所述二极管D2的正极接第二供电节点B，负极接逻辑判断输出节点C，E为第二供电之路的电平采集输入节点。

第二电平输入采集支路由电阻R5和电阻R6串联组成，其中电阻R5的一端接入二极管D2的正极与节点B之间，电阻R5的另一端与电阻R6的一端串接，电阻R6的另一端接地，第二供电支路的电平采集输入节点E位于电阻R5和电阻R6的串联点。电平采集输入节点E接入单片机的控制脚，单片机通过采样E点的电压信号，判断E点的电平，E点的采样电平为B点的实际电平。

本实施例中，图3示意了耗尽型MOS管，耗尽型MOS管在其栅极为低电平时导通，若MOS管栅极为低电平，则三极管T集电极为低电平，三极管导通，此时F节点输出高电平，因此，当单片机采集到开关控制节点F为高电平时，导通MOS管。但对于增强型MOS管而言，正好与耗尽型相反，要在F输出低电平时，导通MOS管。

当F节点输出低电平时，MOS管截止，在MOS管截止的时间段，单片机读取D点电压信号，并且和读到的E点电压信号做比较，判断是定义中的低电平还是高电平。若判断到D节点由高电平跳变为低电平，则F节点输出低电平，关闭MOS管。单片机判断A节点跳变时间的延时，由F节点输出方波信号的周期决定。

逻辑处理方法实施例：

1，对于耗尽型MOS管：

如图3，D、F、E三个节点都连接单片机的控制脚，其中，D和E节点为输入电压采样脚，F节点为MOS管的控制脚输出，单片机通过采集D、E两个节点的电压信号，控制F节点的输出电压，从而控制MOS管的导通和截止状态，实现信号灯的逻辑控制。现在以图3所示的电路图为例，详细说明本发明的具体逻辑处理方法：

单片机上电后(C点供电)：

1，当F节点输出低电平时，MOS管关闭，在MOS管关闭的时间段，单片机读取D点电压信号，并且和读到的E点信号做比较，判断是定义中的低电平还是高电平。

2，当单片机采样到A点为高电平，B点为低电平，则控制F点输出高电平，导通MOS管；

3，当单片机采样到A点跳变为低电平，B点为高电平，则控制F点输出低电平，截止MOS管；

4，当单片机采样到A点跳变为低电平，B点为低电平时，则控制F点输出低电平，截止MOS管；

5，当采样到A点和B点都为高电平时，则控制F点输出具有占空比的方波信号，方波信号的占空比越小，B点的二极管工作时间越短，二极管的功耗和发热情况会得到改善，故F节点的占空比大小视B节点二极管功率和负载情况调整。

2，对于增强型MOS管：

在其他实施例中，如果采用增强型MOS管，则具体的逻辑处理方法为：

1，当F节点输出高电平时，MOS管关闭，在MOS管关闭的时间段，单片机读取D点电压信号，并且和读到的E点信号做比较，判断是定义中的低电平还是高电平。

2，当单片机采样到A点为高电平，B点为低电平，则控制F点输出高电平，导通MOS管，信号灯由A节点供电；

3，当单片机采样到A点跳变为低电平，B点为高电平，则控制F点输出高电平，截止MOS管，信号灯由B节点供电；

4，当单片机采样到A点跳变为低电平，B点为低电平时，则控制F点输出高电平，截止MOS管，信号灯由B节点供电；

5，当采样到A点和B点都为高电平时，则控制F点输出具有占空比的方波信号，方波信号的占空比越小，B点的二极管工作时间越短，二极管D2的功耗和发热情况会得到改善，故F节点的占空比大小视B节点二极管D2功率和负载情况调整。信号灯由A节点交替B节点供电。

单片机判断A节点跳变时间的延时，由F节点输出方波信号的周期决定。

如果在其他实施例中，将NPN型三极管T替换为PNP型三极管，或者其他类型的开关管，上述步骤中，关于MOS管的导通和关闭条件会略有变化，都在本发明的保护范围内。

信号灯实施例

本实施例的信号灯包含上述驱动装置实施例中的驱动装置。

本发明能够A节点和B节点两点供电，逻辑互不影响，工作效率高，电路实现简单，成本低。

Claims (6)

1.一种汽车LED信号灯的驱动装置，其特征在于：所述的驱动装置包括端口逻辑控制电路，所述的端口逻辑控制电路包括电平反馈电路和逻辑处理电路，所述的电平反馈电路包括并联连接的第一供电支路和第二供电支路，以及逻辑判断输出节点；

所述的第一供电支路为包括MOS管开关电路、第一供电节点、第一电平采集支路和开关控制节点，所述MOS管开关电路包括MOS管，所述MOS管的漏极接第一供电节点，栅极接开关控制节点，源极接逻辑判断输出节点；第一电平采集支路的一端接于所述MOS管的漏极与第一供电节点之间，另一端接地；

所述的第二供电支路包括二极管开关电路、第二供电节点和第二电平采集支路，所述二极管开关电路包括二极管，所述二极管的正极接第二供电节点，负极接逻辑判断输出节点，所述的第二电平采集支路的一端接于二极管的正极与第二供电接点之间，另一端接地；

所述的第一电平采集支路和第二电平采集支路上均设置有电平采集输入节点，所述的电平采集输入节点和开关控制节点均连接逻辑处理电路的控制端；

所述的逻辑判断输出节点连接LED负载，逻辑处理电路通过电平采集输入节点采集各供电支路供电节点的实际输入电平，并根据输入电平判断逻辑判断输出节点的输出电平，从而控制LED负载的动作。

2.根据权利要求1所述的汽车LED信号灯的驱动装置，其特征在于，所述的第一电平采集支路和第二电平采集支路均由两个电阻串联组成，所述的电平采集输入节点位于两个电阻的串联点处。

3.根据权利要求1所述的汽车LED信号灯的驱动装置，其特征在于，所述的逻辑处理电路包括单片机，所述的电平采集输入节点和开关控制节点均连接单片机的控制脚。

4.根据权利要求1所述的汽车LED信号灯的驱动装置，其特征在于，所述MOS管的栅极连接有一个电阻和三极管，所述三极管的集电极连接电阻的一端，所述电阻的另一端连接MOS管的栅极，所述三极管的发射极接地，所述三极管的基极连接开关控制节点，所述MOS管的栅极还连接到逻辑判断输出节点与MOS管的漏极之间。

5.一种采用如权利要求1所述驱动装置的汽车LED信号灯。

6.一种如权利要求1-5任一项所述驱动装置的逻辑处理方法，其特征在于，所述的逻辑处理方法包括：

(1)在MOS管开关电路关闭的时间段，读取第一供电支路的电平采集输入节点电压信号，并且和读到的第二供电支路的电平采集输入节点电压信号做比较，判断是定义中的低电平还是高电平；

(2)当采样到第一供电节点为高电平，第二供电节点为低电平，则控制开关控制节点的输出，导通MOS管开关电路；

(3)当采样到第一供电节点跳变为低电平，第二供电节点为高电平，则控制开关控制节点的输出，关闭MOS管开关电路；

(4)当采样到第一供电节点跳变为低电平，第二供电节点为低电平，则控制开关控制节点的输出，关闭MOS管开关电路；

(5)当采样到第一供电节点和第二供电节点都为高电平，则控制开关控制节点输出具有占空比的方波信号，第一供电节点跳变时间的延时，由开关控制节点输出方波信号的周期决定，且开关控制节点输出的方波信号的占空比大小视二极管开关电路的功率和负载情况调整。