CN108684111B - 一种自适应矩阵式led前大灯的恒流源电源模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自适应矩阵式LED前大灯的恒流源电源模块，包括升压电路和若干并联设置的降压电路，升压电压和若干并联的降压电路串联连接将车载电压先升压后再降压给LED前大灯供电。本发明用先升压后降压恒流的方式进行驱动LED。先将车载电压，通过升压电路升至40.5±0.5V。然后，从40.5±0.5V降压恒流至LED所需要的电压及电流。整个升降压过程最大限度的提高了开关电源效率，从而降低了模块发热，降低成本，提高产品的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于汽车供电技术领域，具体涉及一种自适应矩阵式LED前大灯的恒流源电源模块。
背景技术
据统计车辆重大事故中接近一半是在夜间发生的，所以视觉问题在交通事故中的重要作用。为最大限度的提高司机的夜间驾驶的舒适度，诞生了自动矩阵式LED前大灯。由于LED特性，需要一个恒流源电源模块进行驱动。恒流源电源模块输出电流比较大，安装位置区域温度比较高，所以这个模块的开关电源的效率尤为重要。而目前开关电源的效率低，发热量大，无法在这么高的工作温度环境中，进行100W功率输出。
发明内容
为解决目前在汽车高温区工作，同时需要输出100W功率的LED驱动模块的技术问题，本发明提出一种自适应矩阵式LED前大灯的恒流源电源模块。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种自适应矩阵式LED前大灯的恒流源电源模块，包括升压电路和若干并联设置的降压电路，升压电压和若干并联的降压电路串联连接将车载电压先升压后再降压给LED前大灯供电。
所述升压电路包括升压控制单元、升压输出单元和电压反馈单元，升压控制单元的控制芯片U2与车载电源连接，升压输出单元通过N沟道场效应管Q4与控制芯片U2连接；升压输出单元的输出端作为降压电路的供电端，电压反馈单元将升压输出单元输出端的电压反馈到控制芯片U2内。控制芯片U2的型号为TPS40211。
所述升压控制单元，包括控制芯片U2、电阻R1、电阻R5、电阻R23、电容C20、电容C28、电容C25、电容C29、第一滤波单元；电阻R1的一端与车载电源连接，电阻R1的另一端分为两路，一路与电阻R5串联连接后接地，另一路直接与控制芯片U2的第3管脚连接；电阻R23的一端经第一滤波单元与车载电源连接，电阻R23的另一端分为两路，一路直接与控制芯片U2的第1管脚连接，另一路经电容C20后接地；电容C28的一端与电容C20的接地端连接，电容C28的另一端与控制芯片U2的第2管脚连接；控制芯片U2的第10管脚一路经第一滤波单元与车载电源连接，另一路经电容C25接地；控制芯片U2的第9管脚经电容C29接地。
所述第一滤波单元包括四个并联连接的接地电容。
所述升压输出单元，包括输出端、第二滤波单元、蓄能电感L2、稳压管D1、升压滤波电容组、N沟道场效应管Q4、电阻R27、电阻R28、电阻R31、电阻R30、电容C31；第二滤波单元包括六个并联连接的接地电容。升压滤波电容组也是包括6个并联连接的接地电容。
蓄能电感L2的一端经第二滤波单元与第一滤波单元与车载电源连接，蓄能电感L2的另一端分为两路，一路与N沟道场效应管Q4的漏极D连接，另一路经稳压管D1和升压滤波电容组与输出端连接，输出端作为降压电路的供电端；N沟道场效应管Q4的源极S和衬底连接在串联连接的电阻R31和电阻R30之间，电阻R30接地；电阻R31与控制芯片U2的第7管脚连接，电容C31的一端连接在电阻R31与控制芯片U2的第7管脚之间，电容C31的另一端接地；N沟道场效应管Q4的栅极G经并联连接的电阻R27和电阻R28与控制芯片U2的第8管脚连接。
所述电压反馈单元，包括电阻R34、电阻R33、电容C56、电阻R35、电容C30、电容C35；电阻R34的一端与输出端连接，电阻R34的另一端分为两路，一路与并联设置的电阻R33和电容C56串联连接后接地；另一路再分为两路，一路直接与控制芯片U2的第5管脚连接，另一路经电容C35与控制芯片U2的第4管脚连接，且电阻R35和电容C30串联连接后与电容C35并联连接。
所述降压电路，包括降压控制单元、降压输出单元和电流反馈单元，降压控制单元的控制芯片U4与升压输出单元的输出端连接，降压输出单元经蓄能电感L4与控制芯片U4连接且降压输出单元的供电端为前大灯LED供电，电流反馈单元将降压输出单元供电端的电流反馈至控制芯片U4内。控制芯片U4的型号为TPS92515。
所述降压控制单元，包括控制芯片U4、电阻R39、电阻R40、电阻R43、接地电容C51、接地电容C52；控制芯片U4的第8管脚与升压电路的输出端连接，且在控制芯片U4的第8管脚与升压电路的输出端之间设置有并联连接的接地电容C51和接地电容C52；控制芯片U4的第6管脚和第7管脚共同经电阻R43与控制芯片U4的第8管脚连接；控制芯片U4的第9管脚悬空，控制芯片U4的第10管脚一路经电阻R40接地，另一路经电阻R39与5V电源连接。
所述降压输出单元，包括供电端、接地电容C49、电容C63、二极管D5、稳压管D6、蓄能电感L4、降压滤波电容组；控制芯片U4的第5管脚与蓄能电感L4连接，蓄能电感L4经降压滤波电容组后与供电端连接，供电端给前大灯的LED灯珠供电；且在降压滤波电容组的接地端和控制芯片U4的第5管脚之间设置有稳压管D6；控制芯片U4的第5管脚经电容C63后一路与控制芯片U4的第4管脚连接，另一路与二极管D5的负极连接，二极管D5的正极与控制芯片U4的第2管脚连接，控制芯片U4的第2管脚经接地电容C49与控制芯片U4的第3管脚连接。
所述电流反馈单元，包括电阻R42、接地电容C48；电阻R42的一端与供电端连接，电阻R42的另一端与控制芯片U4的第1管脚连接，且在电阻R42和控制芯片U4的第1管脚之间设置有接地电容C48。
本发明用先升压后降压恒流的方式进行驱动LED。先将车载电压，通过升压电路升至40.5±0.5V。然后，从40.5±0.5V降压恒流至LED所需要的电压及电流。整个升降压过程最大限度的提高了开关电源效率，从而降低了模块发热，降低成本，提高产品的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种自适应矩阵式LED前大灯的恒流源电源模块，包括升压电路和若干并联设置的降压电路，升压电压和若干并联的降压电路串联连接将车载电压先升压后再降压给LED前大灯供电。
所述升压电路包括升压控制单元、升压输出单元和电压反馈单元，升压控制单元的控制芯片U2与车载电源连接，升压输出单元通过N沟道场效应管Q4与控制芯片U2连接；升压输出单元的输出端作为降压电路的供电端，电压反馈单元将升压输出单元输出端的电压反馈到控制芯片U2内。控制芯片U2的型号为TPS92515。
所述升压控制单元，包括控制芯片U2、电阻R1、电阻R5、电阻R23、电容C20、电容C28、电容C25、电容C29、第一滤波单元；电阻R1的一端与车载电源连接，电阻R1的另一端分为两路，一路与电阻R5串联连接后接地，另一路直接与控制芯片U2的第3管脚连接；电阻R23的一端经第一滤波单元与车载电源连接，电阻R23的另一端分为两路，一路直接与控制芯片U2的第1管脚连接，另一路经电容C20后接地；电容C28的一端与电容C20的接地端连接，电容C28的另一端与控制芯片U2的第2管脚连接；控制芯片U2的第10管脚一路经第一滤波单元与车载电源连接，另一路经电容C25接地；控制芯片U2的第9管脚经电容C29接地。所述第一滤波单元包括四个并联连接的接地电容。
所述升压输出单元，包括输出端、第二滤波单元、蓄能电感L2、稳压管D1、升压滤波电容组、N沟道场效应管Q4、电阻R27、电阻R28、电阻R31、电阻R30、电容C31；第二滤波单元包括六个并联连接的接地电容。升压滤波电容组也是包括6个并联连接的接地电容。
蓄能电感L2的一端经第二滤波单元与第一滤波单元与车载电源连接，蓄能电感L2的另一端分为两路，一路与N沟道场效应管Q4的漏极D连接，另一路经稳压管D1和升压滤波电容组与输出端连接，输出端作为降压电路的供电端；N沟道场效应管Q4的源极S和衬底连接在串联连接的电阻R31和电阻R30之间，电阻R30接地；电阻R31与控制芯片U2的第7管脚连接，电容C31的一端连接在电阻R31与控制芯片U2的第7管脚之间，电容C31的另一端接地；N沟道场效应管Q4的栅极G经并联连接的电阻R27和电阻R28与控制芯片U2的第8管脚连接。
所述电压反馈单元，包括电阻R34、电阻R33、电容C56、电阻R35、电容C30、电容C35；电阻R34的一端与输出端连接，电阻R34的另一端分为两路，一路与并联设置的电阻R33和电容C56串联连接后接地；另一路再分为两路，一路直接与控制芯片U2的第5管脚连接，另一路经电容C35与控制芯片U2的第4管脚连接，且电阻R35和电容C30串联连接后与电容C35并联连接。
所述降压电路，包括降压控制单元、降压输出单元和电流反馈单元，降压控制单元的控制芯片U4与升压输出单元的输出端连接，降压输出单元经蓄能电感L4与控制芯片U4连接且降压输出单元的供电端为前大灯LED供电，电流反馈单元将降压输出单元供电端的电流反馈至控制芯片U4内。控制芯片U4的型号为TPS92515。
所述降压控制单元，包括控制芯片U4、电阻R39、电阻R40、电阻R43、接地电容C51、接地电容C52；控制芯片U4的第8管脚与升压电路的输出端连接，且在控制芯片U4的第8管脚与升压电路的输出端之间设置有并联连接的接地电容C51和接地电容C52；控制芯片U4的第6管脚和第7管脚共同经电阻R43与控制芯片U4的第8管脚连接；控制芯片U4的第9管脚悬空，控制芯片U4的第10管脚一路经电阻R40接地，另一路经电阻R39与5V电源连接。
所述降压输出单元，包括供电端、接地电容C49、电容C63、二极管D5、稳压管D6、蓄能电感L4、降压滤波电容组；控制芯片U4的第5管脚与蓄能电感L4连接，蓄能电感L4经降压滤波电容组后与供电端连接，供电端给前大灯的LED灯珠供电；且在降压滤波电容组的接地端和控制芯片U4的第5管脚之间设置有稳压管D6；控制芯片U4的第5管脚经电容C63后一路与控制芯片U4的第4管脚连接，另一路与二极管D5的负极连接，二极管D5的正极与控制芯片U4的第2管脚连接，控制芯片U4的第2管脚经接地电容C49与控制芯片U4的第3管脚连接。
所述电流反馈单元，包括电阻R42、接地电容C48；电阻R42的一端与供电端连接，电阻R42的另一端与控制芯片U4的第1管脚连接，且在电阻R42和控制芯片U4的第1管脚之间设置有接地电容C48。
恒流源电源模块是由升压电路和降压恒流电路组成的模块。升压电路由控制芯片U2产生PWM控制；N沟道场效应管作为驱动；再由蓄能电感L2、滤波电容组进行升压及滤波；同时进行电压反馈来稳定电压输出。升至的电压尤其关系到开关电源的效率，经过试验最终我们将电压升至40.5±0.5V。降压电路-由控制芯片U4产生PWM控制且内置驱动，再由蓄能电感L4，降压滤波电容进行降压及滤波，同时进行电流反馈来恒定电流输出。
上面所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种自适应矩阵式LED前大灯的恒流源电源模块，其特征在于：包括升压电路和若干并联设置的降压电路，升压电压和若干并联的降压电路串联连接将车载电压先升压后再降压给LED前大灯供电；
所述升压电路包括升压控制单元、升压输出单元和电压反馈单元，升压控制单元的第一控制芯片（U2）与车载电源连接，升压输出单元通过N沟道场效应管（Q4）与第一控制芯片（U2）连接；升压输出单元的输出端作为降压电路的供电端，电压反馈单元将升压输出单元输出端的电压反馈到第一控制芯片（U2）内；
所述升压控制单元，包括第一控制芯片（U2）、电阻R1、电阻R5、电阻R23、电容C20、电容C28、电容C25、电容C29、第一滤波单元；电阻R1的一端与车载电源连接，电阻R1的另一端分为两路，一路与电阻R5串联连接后接地，另一路直接与第一控制芯片（U2）的第3管脚连接；电阻R23的一端经第一滤波单元与车载电源连接，电阻R23的另一端分为两路，一路直接与第一控制芯片（U2）的第1管脚连接，另一路经电容C20后接地；电容C28的一端与电容C20的接地端连接，电容C28的另一端与第一控制芯片（U2）的第2管脚连接；第一控制芯片（U2）的第10管脚一路经第一滤波单元与车载电源连接，另一路经电容C25接地；第一控制芯片（U2）的第9管脚经电容C29接地。
2.根据权利要求1所述的自适应矩阵式LED前大灯的恒流源电源模块，其特征在于：所述升压输出单元，包括输出端、第二滤波单元、蓄能电感L2、稳压管D1、升压滤波电容组、N沟道场效应管（Q4）、电阻R27、电阻R28、电阻R31、电阻R30、电容C31；
蓄能电感L2的一端经第二滤波单元与第一滤波单元与车载电源连接，蓄能电感L2的另一端分为两路，一路与N沟道场效应管（Q4）的漏极D连接，另一路经稳压管D1和升压滤波电容组与输出端连接，输出端作为降压电路的供电端；N沟道场效应管（Q4）的源极S和衬底连接在串联连接的电阻R31和电阻R30之间，电阻R30接地；电阻R31与第一控制芯片（U2）的第7管脚连接，电容C31的一端连接在电阻R31与第一控制芯片（U2）的第7管脚之间，电容C31的另一端接地；N沟道场效应管（Q4）的栅极G经并联连接的电阻R27和电阻R28与第一控制芯片（U2）的第8管脚连接。
3.根据权利要求1所述的自适应矩阵式LED前大灯的恒流源电源模块，其特征在于：所述电压反馈单元，包括电阻R34、电阻R33、电容C56、电阻R35、电容C30、电容C35；电阻R34的一端与输出端连接，电阻R34的另一端分为两路，一路与并联设置的电阻R33和电容C56串联连接后接地；另一路再分为两路，一路直接与第一控制芯片（U2）的第5管脚连接，另一路经电容C35与第一控制芯片（U2）的第4管脚连接，且电阻R35和电容C30串联连接后与电容C35并联连接。
4.根据权利要求1所述的自适应矩阵式LED前大灯的恒流源电源模块，其特征在于：所述降压电路，包括降压控制单元、降压输出单元和电流反馈单元，降压控制单元的第二控制芯片（U4）与升压输出单元的输出端连接，降压输出单元经蓄能电感L4与第二控制芯片（U4）连接且降压输出单元的供电端为前大灯LED供电，电流反馈单元将降压输出单元供电端的电流反馈至第二控制芯片（U4）内。
5.根据权利要求4所述的自适应矩阵式LED前大灯的恒流源电源模块，其特征在于：所述降压控制单元，包括第二控制芯片（U4）、电阻R39、电阻R40、电阻R43、接地电容C51、接地电容C52；第二控制芯片（U4）的第8管脚与升压电路的输出端连接，且在第二控制芯片（U4）的第8管脚与升压电路的输出端之间设置有并联连接的接地电容C51和接地电容C52；第二控制芯片（U4）的第6管脚和第7管脚共同经电阻R43与第二控制芯片（U4）的第8管脚连接；第二控制芯片（U4）的第9管脚悬空，第二控制芯片（U4）的第10管脚一路经电阻R40接地，另一路经电阻R39与5V电源连接。
6.根据权利要求4所述的自适应矩阵式LED前大灯的恒流源电源模块，其特征在于：所述降压输出单元，包括供电端、接地电容C49、电容C63、二极管D5、稳压管D6、蓄能电感L4、降压滤波电容组；第二控制芯片（U4）的第5管脚与蓄能电感L4连接，蓄能电感L4经降压滤波电容组后与供电端连接，供电端给前大灯的LED灯珠供电；且在降压滤波电容组的接地端和第二控制芯片（U4）的第5管脚之间设置有稳压管D6；第二控制芯片（U4）的第5管脚经电容C63后一路与第二控制芯片（U4）的第4管脚连接，另一路与二极管D5的负极连接，二极管D5的正极与第二控制芯片（U4）的第2管脚连接，第二控制芯片（U4）的第2管脚经接地电容C49与第二控制芯片（U4）的第3管脚连接。
7.根据权利要求4所述的自适应矩阵式LED前大灯的恒流源电源模块，其特征在于：所述电流反馈单元，包括电阻R42、接地电容C48；电阻R42的一端与供电端连接，电阻R42的另一端与第二控制芯片（U4）的第1管脚连接，且在电阻R42和第二控制芯片（U4）的第1管脚之间设置有接地电容C48。
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