CN108811235B - 用于从初级直流电压给led供电的馈电电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于从初级直流电压给LED供电的馈电电路，其中在至少一个LED的电流回路中存在调节晶体管和电流传感器并且设置有比较器，其输出端与调节晶体管的控制输入端连接，其中给比较器的第一输入端输送电流的额定值并且给第二输入端输送实际值，其中布置电容性预变换器，其根据初级直流电压的水平将初级直流电压变换到中间电路电压上，电容性预变换器具有纵向开关，其由微控制器的PWM输出端操控，其中给微控制器的输入端输送与初级直流电压成比例的电压值，并且微控制器包含具有在所输送的电压值的值与在PWM输出端处的信号的占空比之间的关系的查找表，以便将初级直流电压变换到中间电路电压上，其中LED电流回路位于中间电路电容器处。

Description

用于从初级直流电压给LED供电的馈电电路
技术领域
本发明涉及一种用于从初级直流电压给LED供电的馈电电路，其中，在至少一个LED的电流回路中存在调节晶体管（Regeltransistor）和电流传感器（Stromfühler）并且设置有比较器，所述比较器的输出端与所述调节晶体管的控制输入端连接，其中，给所述比较器的第一输入端输送用于LED电流回路中的电流的额定值并且给所述比较器的第二输入端输送所述LED电流回路的由所述电流传感器检测的实际值，其中，在所述LED电流回路和初级直流电压之间布置有电容性预变换器（Vorwandler），所述LED电流回路包括LED回路（desD-Kreiseses）、调节晶体管和电流传感器的串联电路，所述电容性预变换器根据所述初级直流电压的水平将所述初级直流电压变换到具有对于LED回路（LED-Kreis）期望的所确定的值的中间电路电压上。
背景技术
LED现今被使用在不同的照明领域中并且在较高级的应用中利用电子馈电电路被操控。特别在将LED作为大功率光源使用时，对馈电电流的准确保持提出非常高的要求。对此的示例是，在机动车情况下在前照灯系统中使用LED。为了使所发出的光流（Lichtstrom）尽可能保持恒定，必须使用最大不同类型的电流调节器，例如开关变换器和线性电流源。
在汽车领域中对LED操控情况下的困难是，可供使用的供电电压是不恒定的并且典型地在机动车中的12伏特电源的情况下在9伏特和18伏特之间变动。如果在这种情况下使用线性调节器，则总是又发生以下运行状态：在所述运行状态中，在调节器处出现极端高的损耗功率。出于该原因，也使用开关变换器，然而所述开关变换器的使用出于成本原因却不总是值得期望的。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种用于对LED供电的馈电电路，所述馈电电路特别地、但不仅仅（wenn auch nicht ausschließlich）适合于使用在机动车前照灯系统中，其中，在有益的成本情况下良好的效率和因此对以上提到的缺点的避免应该是重要的。
所述任务利用开头提到的类型的馈电电路来解决，其中，根据本发明，电容性预变换器具有位于初级直流电压和中间电路电容器之间的受控的纵向开关，所述纵向开关由微控制器的PWM输出端操控，其中，给所述微控制器的输入端输送与所述初级直流电压成比例的电压值，并且所述微控制器包含具有在所输送的电压值的值与在所述PWM输出端处的信号的占空比之间的关系的查找表，以便将所述初级直流电压变换成具有对于LED回路期望的所确定的值的中间电路电压，其中，所述LED电流回路位于所述中间电路电容器处。
本发明在此以线性调节器的修改为出发点，其中，现在所得到的解决方案导致低的部件耗费、低的制造成本、高的电流精度和减小的损耗功率。
在本发明的一种适宜的实施方式中规定，受控的纵向开关适宜地包括开关晶体管。
附图说明
下面根据例如实施方式更详细地阐述本发明连同其他优点，所述实施方式在附图中进行图解。在所述附图中：
图1示出根据现有技术的用于LED的馈电电路，其具有模拟线性调节器；
图2示出根据本发明的用于LED的馈电电路的原理电路图，其具有电容性预变换；
图3示出根据本发明的用于LED的馈电电路的一种实施方式，其具有在纵向支路中的受控开关；
图4以详细的示图示出根据图3的馈电电路，其具有微控制器，以及
图5示出根据本发明的用于LED的馈电电路的另一实施方式，其中，对于电容性预变换设有充电泵。
具体实施方式
图1示出用于从初级直流电压UB对LED（这里是两个LED LED1、LED2的串联电路）供电的馈电电路。在所属的电流回路中，此外存在调节晶体管T和这里构造为电阻的电流传感器Rs，在所述电流回路中，电流Is流动。此外设置有比较器K，所述比较器的输出端与调节晶体管T的控制输入端连接，其中，给比较器K的第一输入端输送用于LED电流回路中的电流的额定值ss，并且给比较器K的第二输入端输送LED电流Is的由电流传感器Rs检测的实际值si、也即与该电流成比例的电压值。一般性地，输入电容器CE与供电电压并联，所述输入电容器抑制短暂的电压波动或干扰。
如果在根据现有技术的该简单的馈电电路情况下例如在LED串联电路上存在2x3伏特，并且初级直流电压UB在最差情况下是16伏特，则在调节晶体管T上施加约10伏特。根据所设定的电流，由此在晶体管中产生高的损耗功率，所述损耗功率通常太高以致于无法就不在器件处不产生热损害而言被引开。
图2示意性地示出根据本发明的解决方案，所述解决方案在于，在模拟线性调节器和初级直流电压UB之间插入电容性预变换器（Vorwandler）KV，所述电容性预变换器根据所述初级直流电压UB的水平将所述初级直流电压变换到具有对于LED回路期望的所确定的值的中间电路电压UZ上。为此，借助逻辑（Logik），根据输入电压来修改所述电压。例如，在逻辑中存放表格，所述表格根据输入电压来修改所述电压。为此，在逻辑中仅仅存放以下表格，所述表格给初级直流电压UB分配PWM值，以便通过开关装置与此相应地获得所期望的中间电路电压。
图3为此更多地进入细节并且示出操控电路AST，所述操控电路控制受控的纵向开关（Längsschalter）S，所述受控的纵向开关位于初级直流电压UB与中间电路电容器CZ之间。给操控电路AST输送初级直流电压UB或与所述初级直流电压成比例的值，并且所述操控电路例如根据上面提到的中间电路电压UZ表格和逻辑以脉宽调制的方式操控纵向开关S，使得得出所期望的中间电路电压UZ。如果例如初级直流电压UB过高并且是16伏特，则根据通过表格预给定的用于开关S的占空比产生9伏特的中间电路电压UZ，使得如果在LED 的串联电路上的电压是6伏特，则在调节晶体管T上仅仅施加3伏特。出现的损耗功率和热负荷相应地减小。
图4从图3出发示出一个实施例的另外的细节。开关S这里作为FET晶体管T2利用通过电阻R2和二极管D2的通常接线来实现，并且所述开关由微控制器μC通过npn晶体管T3来操控。在晶体管T3的集电极和晶体管T2的控制电极之间存在电阻R4，在晶体管T3的基极和发射极之间存在电阻R5。晶体管T3在中间连接电阻R6的情况下由微控制器µC的输出端GPIO（general purpose input/output：通用输入/输出）来操控。微控制器µC此外具有输入端ADC（analog to digital conversion：模数转换），其中给所述输入端输送与初级直流电压UB成比例的模拟的电压值，所述电压值在微控制器µC中被变换成数字值。对于初级直流电压UB设置有分压器R7、R8，其中电阻R9从所述分压器的划分点引向微控制器µC的输入端ADC。在微控制器µC中包含有所提到的表格LUT或者所述表格分配给微控制器，所述表格在图4中称作查找表（LookUpTable）。该表格LUT包含与初级直流电压UB的水平有关的开关S的占空比的值，其中，在该附图中说明四个示例性的值。应清楚的是，确定中间电路电压的水平的这些值尤其与LED的串联电路上的电压有关并且也与所使用的LED和调节晶体管T的数据有关。
在图5中示出的电路示出本发明的变型方案，其中，电容性预变换器构造为充电泵。所述充电泵由在初级直流电压UB与中间电路电容器CZ之间的纵向支路中的在导通方向上并且串联地连接的两个二极管D3和D4组成，所述中间电路电容器对应于图4的中间电路电容器CZ，其中，再充电电容器CU位于这两个二极管的连接点与由时钟发生器（Taktgeber）TG控制的转换开关SU之间，所述转换开关将再充电电容器CU分别接到初级直流电压UB的两个极中的一个极上。时钟发生器TG例如包含在微控制器µC中，所述微控制器原则上对应于根据图4的那个微控制器并且同样地包含与在图4中示出的表格相对应的表格。初级直流电压UB或与该初级直流电压成比例的值当然这里也被输送给微控制器µC，其中，这里为简单起见，省略在图4中示出的分压器。在该变型方案情况下也根据由微控制器µC预给定的占空比以以下方式进行转换，所述方式已经进一步在上面得以描述并且所述方式导致，以避免模拟地工作的调节晶体管T的过高的热负荷的方式均衡初级直流电压UB的电压波动，其中所述占空比对应于在表格中存储的到初级直流电压UB的分配。

Claims (2)

1.一种用于从初级直流电压（UB）给LED（LED1，LED2）供电的馈电电路，其中，在至少一个LED的电流回路中存在调节晶体管（T）和电流传感器（Rs）并且设置有比较器（K），所述比较器的输出端与所述调节晶体管的控制输入端连接，其中，给所述比较器的第一输入端输送用于所述LED电流回路中的电流（Is）的额定值（ss）并且给所述比较器的第二输入端输送所述LED电流回路的由所述电流传感器检测的实际值（si），其中，在所述LED电流回路和所述初级直流电压（UB）之间布置有电容性预变换器（KV），所述LED电流回路包括所述LED回路（LED1，LED2）、所述调节晶体管（T）和所述电流传感器（Rs）的串联电路，所述电容性预变换器根据所述初级直流电压的水平将所述初级直流电压变换到具有对于LED回路期望的所确定的值的中间电路电压（UZ）上，其特征在于，
所述电容性预变换器（KV）具有位于所述初级直流电压（UB）和中间电路电容器（CZ）之间的受控的纵向开关（S），所述纵向开关由微控制器（µC）的PWM输出端操控，其中，给所述微控制器的输入端输送与所述初级直流电压成比例的电压值，并且所述微控制器包含具有在所输送的电压值的值与在所述PWM输出端处的信号的占空比之间的关系的查找表（LUT），以便将所述初级直流电压变换到具有对于所述LED回路期望的所确定的值的中间电路电压（UZ）上，其中，所述LED电流回路位于所述中间电路电容器处。
2.根据权利要求1所述的馈电电路，其特征在于，所述受控的纵向开关（S）包括开关晶体管（T2）。
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