CN116887479B - 一种三路无极整流的汽车双灯驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三路无极整流的汽车双灯驱动电路，包括三路MOS管整流电路、LED恒流驱动电路、远近光切换电路、输入极性判断电路及MCU控制电路；三路MOS管整流电路用于兼容不同车系的端口标准，做到无极输入；输入极性判断电路用于实现输入端极性和输入状态的判断；远近光切换电路是由用于打开对应的近光或远光的LED灯组点亮；MCU控制电路由用于检测输入信号状态并控制输出电平以驱动三路MOS管整流电路和远近光切换电路。本发明采用了MCU控制电路来控制整流MOS管和远近光的切换，操作简单相且可通过实现多种输入输出组合；使用MOS管作为整流大大提高转换效率，提高了产品的稳定性，提升了驱动功率。

Description

一种三路无极整流的汽车双灯驱动电路
技术领域
本发明涉及汽车电路领域，具体涉及一种三路无极整流的汽车双灯驱动电路。
背景技术
LED汽车灯，是指车内外光源均采用LED技术，用来外部与内部照明。现在汽车LED灯的功率越来越大，原来汽车供电系统提供的功率有限，稳定性较差。由于车载的LED灯具的正常工作电压为低压，若车载的供电电压升高后，原来车载的LED灯具的驱动电路将无法正常工作。
现有的现有车载的LED灯具的驱动电路采用二极管整流方案，利用二极管单向导电特性实现G\L\H端输入进行整流，实现三个输入端不分极性输入。这种方案存在的不足有：现有的二极管整流因材料特性在导通时存在0.3-0.7V压降，在大电流场合下工作功耗非常高，以10A工作电流，单个二极管压降为0.3V为例,仅仅在单二极管上的功耗为3W，在正负极回路上功耗达6W以上，这些损耗降以热量的形式在元件表现，转换效率极低，电流应用下发热严重导致自身损坏或影响周边元件的正常工作。
因此，需要对现有的汽车LED的驱动电路进行改进，解决因二极管在工作时产生的损耗，提高转换效率，降低功率损耗带来的发热问题，从而提高产品的稳定性。
发明内容
为了解决上述技术问题，提出了一种转换效率高，功率损耗低，产品稳定的三路无极整流的汽车双灯驱动电路。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：一种三路无极整流的汽车双灯驱动电路，包括三路MOS管整流电路、LED恒流驱动电路、远近光切换电路、输入极性判断电路及MCU控制电路；
所述三路MOS管整流电路的输入端接入三路电源，输出端分别连接LED恒流驱动电路和输入极性判断电路；
所述LED恒流驱动电路的输出端分别连接远近光切换电路；
所述输入极性判断电路的输出端连接MCU控制电路；
所述MCU控制电路的输出端又连接三路MOS管整流电路和远近光切换电路；
所述LED恒流驱动电路利用采样流经LED上的电流来实现恒流控制，用于给汽车LED灯组提供恒定的工作电流；
所述三路MOS管整流电路根据三路电源输入状态来打开对应通道实现整流功能，用于兼容不同车系的端口标准，做到无极输入；
所述输入极性判断电路是由单片机用于实现输入端极性和输入状态的判断，识别汽车处于近光或远光的状态；
所述远近光切换电路是由用于根据输入极性判断电路所获取的状态后打开对应的近光或远光的LED灯组点亮；
所述MCU控制电路由用于检测输入信号状态并控制输出电平以驱动三路MOS管整流电路和远近光切换电路。
优选地，还包括+5V稳压电路，所述+5V稳压电路由恒流驱动电路降压后通过7805线性稳压芯片输出恒定的5V电压，用于为所述MCU控制电路提供工作电压。
优选地，所述三路MOS管整流电路是由3个N MOS管和3个P MOS管组成三路全桥整流电路，所述三路全桥整流电路分别接连GI、LI、HI三个电源输入端。
优选地，三路MOS管整流电路的第一全桥整流电路与LI单元输入端口连接，所述第一全桥整流电路包括P MOS管Q1、N MOS管Q9和N MOS管Q4，所述P MOS管Q1和N MOS管Q4串联连接，所述N MOS管Q9的D极与P MOS管Q1的G极连接，S极与N MOS管Q4的S极连接；
三路MOS管整流电路的第二全桥整流电路与GI单元输入端口连接，所述第一全桥整流电路包括P MOS管Q2、N MOS管Q10和N MOS管Q5，所述P MOS管Q2和N MOS管Q5串联连接，所述N MOS管Q10的D极与P MOS管Q2的G极连接，S极与N MOS管Q5的S极连接；
三路MOS管整流电路的第三全桥整流电路与HI单元输入端口连接，所述第一全桥整流电路包括P MOS管Q3、N MOS管Q11和N MOS管Q6，所述P MOS管Q3和N MOS管Q6串联连接，所述N MOS管Q11的D极与P MOS管Q3的G极连接，S极与N MOS管Q6的S极连接。
优选地，所述MCU控制电路采用的单片机为HRP164。
优选地，所述输入极性判断电路至少包括N MOS管Q17，N MOS管Q18和NMOS管Q14，所述N MOS管Q17，N MOS管Q18分别与单片机的输入引脚PA4，PA3连接，所述N MOS管Q14与单片机的输出引脚PB7连接。
优选地，所述远近光切换电路包括并联连接的N MOS管Q15和N MOS管Q16。
本发明有益的技术效果：本发明采用了MCU控制电路来控制整流MOS管和远近光的切换，操作简单相且可通过实现多种输入输出组合；
利用MOS管导通内阻极低，使用MOS管作为整流大大提高转换效率，降低功率损耗带来的发热问题，从而提高产品的稳定性，可轻松提升驱动功率。
附图说明
图1为本发明的一种三路无极整流的汽车双灯驱动电路整体原理框图；
图2为本发明三路MOS管整流电路电子电路原理图；
图3为本发明输入极性判断电路、MCU控制电路和+5V稳压电路的电子电路原理图；
图4为本发明恒流驱动电路的电子电路原理图；
图5为本发明远近光切换电路的电子电路原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明，但本发明要求保护的范围并不局限于下述具体实施例。
如图1所示，一种三路无极整流的汽车双灯驱动电路，包括三路MOS管整流电路、LED恒流驱动电路、远近光切换电路、输入极性判断电路及MCU控制电路；
各个电路的连接关系为：所述三路MOS管整流电路的输入端接入三路电源，输出端分别连接LED恒流驱动电路和输入极性判断电路；所述LED恒流驱动电路的输出端分别连接远近光切换电路；所述输入极性判断电路的输出端连接MCU控制电路；所述MCU控制电路的输出端又连接三路MOS管整流电路和远近光切换电路。
具体地，所述MCU控制电路由单片机及其外围驱动电路组成，用于检测输入信号状态并输出程序设定的输出控制电平以驱动整流MOS以及远近光切换MOS，单片机型号为HRP164。
所述LED恒流驱动电路利用采样流经LED上的电流来实现恒流控制，用于给汽车LED灯组提供恒定的工作电流；
所述三路MOS管整流电路由3个N MOS和3个P MOS组成三路全桥整流电路，通过MCU控制电路的单片机来实现根据三路电源输入(分别为GI、LI、HI三路电源)状态来实现对应通道打开，从而实现整流功能，主要用于兼容不同车系的端口标准，实现无极输入(即不分正负极输入均可以正常工作)；
所述输入极性判断电路是由MCU控制电路单片机三个IO口实时检测三路输入端的电平状态，用于实现输入端极性和输入状态的判断，识别汽车处于近光或远光的状态；
所述远近光切换电路是由MCU控制电路单片机控制远近光切换MOS管的通断实现远近光切换，用于根据输入极性判断电路所获取的状态后打开对应的近光或远光的LED灯组点亮；
所述+5V稳压电路由恒流驱动电路降压后通过7805线性稳压芯片输出恒定的5V电压，用于给MCU控制电路单片机提供工作电压。
具体地，如图2所示，所述三路MOS管整流电路是由3个N MOS管和3个P MOS管组成三路全桥整流电路，所述三路全桥整流电路分别接连GI、LI、HI三个电源输入端。
三路MOS管整流电路的第一全桥整流电路与LI单元输入端口连接，所述第一全桥整流电路包括P MOS管Q1、N MOS管Q9和N MOS管Q4，所述P MOS管Q1和N MOS管Q4串联连接，所述N MOS管Q9的D极与P MOS管Q1的G极连接，S极与N MOS管Q4的S极连接；
三路MOS管整流电路的第二全桥整流电路与GI单元输入端口连接，所述第一全桥整流电路包括P MOS管Q2、N MOS管Q10和N MOS管Q5，所述P MOS管Q2和N MOS管Q5串联连接，所述N MOS管Q10的D极与P MOS管Q2的G极连接，S极与N MOS管Q5的S极连接；
三路MOS管整流电路的第三全桥整流电路与HI单元输入端口连接，所述第一全桥整流电路包括P MOS管Q3、N MOS管Q11和N MOS管Q6，所述P MOS管Q3和N MOS管Q6串联连接，所述N MOS管Q11的D极与P MOS管Q3的G极连接，S极与N MOS管Q6的S极连接。
如图3所示，所述输入极性判断电路至少包括N MOS管Q17，N MOS管Q18和N MOS管Q14，所述N MOS管Q17，N MOS管Q18分别与单片机的输入引脚PA4，PA3连接，所述N MOS管Q14与单片机的输出引脚PB7连接。
如图4所示，LED恒流驱动电路至少包括二极管D1、电阻R2、电容C6和C2，芯片U1OC5021，MOS管Q7，采样电阻RCS1-RCS3。其中二极管D1一端接输出端F+，一端通过电阻R2接芯片U1的VDD引脚，MOS管Q7接芯片U1的DRV引脚，采样电阻RCS1-RCS3并联连接后一端接电感L1，一端通过电阻R14接芯片U1的CS引脚。
如图5所示，所述远近光切换电路包括并联连接的N MOS管Q15和NMOS管Q16。
本发明的一种三路无极整流的汽车双灯驱动电路的原理和工作过程如下：
上电各功能模块初始工作：当GI、LI、HI三个电源输入端中任意两端接入电源正和电源负，此时Q1-Q6对应的D极和S极存在体二极管，可视为传统二极管组成的三路全桥整流电路，例如GI接负极，LI接正极时，电流从Q1D极流入S极流出(此时由MOS管的体二极管导通，即Q1 D-S极之间的等效二极管)V+端电压为输入电源电压，电流流经LED驱动电路后V-流出，从Q5 S极流出D极回到GI负极，给C1充电的同时由Q19和R28给C6充电且经R2给C2充电，当C2两端电压达5V后U1开始工作，L1输出高电平提供给Q127805供电，经7805稳压至5V后给单片机供电，此时MCU控制电路的单片机开始工作。
极性及远近光状态判断：PA3、PA4置高电平驱动Q17、Q18下拉PA5、PA6、PA7三个端口，此时单片机通过读取GI、LI、HI三个输入端的电平状态来判断三个端口的极性后PA3、PA4置低电平关闭Q17、Q18下拉，在使PB7置高电平驱动Q13上拉PA5、PA6、PA7三个端口，单片机通过读取三个输入端的电平状态来判断三个端口的极性后置PB7低电平关闭上拉，以上动作每隔10MS进行一次循环，每10M对输入极性作一次判断，且每次检测时将Q1-Q6置低电平为关闭状态。
判断极性后作出相应动作：根据输入状态通过单片机控制对应的通道MOS管和切换MOS管打开，具体见下面列出几种输入状态的详细说明：
1)GI为负LI为正HI悬空：定义为近光模式，PB1输出高平打开Q5，PB6输出高电平打开Q9驱动Q1，电流从Q1流入Q5流出，PA0输出高电平打开近光切换MOS管Q16接入近光LED灯珠点亮。
2)GI为负LI为正HI为正：定义为远光模式，PB1输出高平打开Q5，PB5输出高电平打开Q11驱动Q3，电流从Q3流入Q5流出，PB0输出高电平打开近光切换MOS管Q15接入远光LED灯珠点亮。
3)GI为负LI悬空HI为正：定义为远光模式，PB1输出高平打开Q5，PB5输出高电平打开Q11驱动Q3，电流从Q3流入Q5流出，PB0输出高电平打开近光切换MOS管Q15接入远光LED灯珠点亮。
4)GI为负LI为正HI为负：定义为近光模式，PB1输出高平打开Q5，PB6输出高电平打开Q9驱动Q1，电流从Q1流入Q5流出，PA0输出高电平打开近光切换MOS管Q16接入近光LED灯珠点亮。
5)GI为负LI为负HI为正：定义为远光模式，PB1输出高平打开Q5，PB5输出高电平打开Q11驱动Q3，电流从Q3流入Q5流出，PB0输出高电平打开近光切换MOS管Q15接入远光LED灯珠点亮。
6)GI为正LI为负HI悬空：定义为近光模式，PB2输出高平打开Q4，PB4输出高电平打开Q10驱动Q2，电流从Q2流入Q4流出，PA0输出高电平打开近光切换MOS管Q16接入近光LED灯珠点亮。
7)GI为正LI为负HI为负：定义为远光模式，PB3输出高平打开Q6，PB4输出高电平打开Q10驱动Q2，电流从Q2流入Q6流出，PB0输出高电平打开近光切换MOS管Q15接入远光LED灯珠点亮。
8)GI为正LI为正HI为负：定义为远光模式，PB3输出高平打开Q6，PB4输出高电平打开Q10驱动Q2，电流从Q2流入Q6流出，PB0输出高电平打开近光切换MOS管Q15接入远光LED灯珠点亮。
9)GI为正LI悬空HI为负：定义为远光模式，PB3输出高平打开Q6，PB4输出高电平打开Q10驱动Q2，电流从Q2流入Q6流出，PB0输出高电平打开近光切换MOS管Q15接入远光LED灯珠点亮。
10)GI悬空LI为负HI为正：定义为近光模式，PB2输出高平打开Q4，PB5输出高电平打开Q11驱动Q3，电流从Q3流入Q4流出，PA0输出高电平打开近光切换MOS管Q16接入近光LED灯珠点亮。
11)GI悬空LI为正HI为负：定义为近光模式，PB3输出高平打开Q6，PB6输出高电平打开Q9驱动Q1，电流从Q1流入Q6流出，PA0输出高电平打开近光切换MOS管Q16接入近光LED灯珠点亮。
恒流驱动建立：L1输出端F+建立灯组电压约为9V后通过D1、R2给C6和C2充电，为U1提供工作电压，U1 DRV启动Q7打开，电流流经RCS1-RCS3从L1输出到LED灯珠，由U1 CS脚采集流经RCS1-RCS3电流采样信号，通过U1控制DRV输出信号的占空比来实现恒流输出。
本发明采用了MCU控制电路来控制整流MOS管和远近光的切换，操作简单相且可通过实现多种输入输出组合；
利用MOS管导通内阻极低，使用MOS管作为整流大大提高转换效率，降低功率损耗带来的发热问题，从而提高产品的稳定性，可轻松提升驱动功率。
实践应用结果表明，使用单片机控制MOS管实现三路整流电路实现方式简单可靠。利用MOS低导通内阻可提升整个DC-DC系统的转换效率，减低工作因发热带来的损耗，从而提高产品的稳定性。在大功率应用场合下，同样功率可以做到轻量化，减小驱动整流元件的占用体积。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对发明构成任何限制。

Claims (5)

1.一种三路无极整流的汽车双灯驱动电路，其特征在于，包括三路MOS管整流电路、LED恒流驱动电路、远近光切换电路、输入极性判断电路及MCU控制电路；
所述三路MOS管整流电路的输入端接入三路电源，输出端分别连接LED恒流驱动电路和输入极性判断电路；
所述LED恒流驱动电路的输出端连接远近光切换电路；
所述输入极性判断电路的输出端连接MCU控制电路；
所述MCU控制电路的输出端又连接三路MOS管整流电路和远近光切换电路；
所述LED恒流驱动电路利用采样流经LED上的电流来实现恒流控制，用于给汽车LED灯组提供恒定的工作电流；
所述三路MOS管整流电路根据三路电源输入状态来打开对应通道实现整流功能，用于兼容不同车系的端口标准，做到无极输入；
所述输入极性判断电路是由单片机实现输入端极性和输入状态的判断，识别汽车处于近光或远光的状态；
所述远近光切换电路用于根据输入极性判断电路所获取的状态后打开对应的近光或远光的LED灯组点亮；
所述MCU控制电路用于检测输入信号状态并控制输出电平以驱动三路MOS管整流电路和远近光切换电路；
三路MOS管整流电路的第一全桥整流电路与LI单元输入端口连接，所述第一全桥整流电路包括P MOS管Q1、N MOS管Q9和N MOS 管Q4，所述P MOS管Q1的D极和N MOS 管Q4的D极串联连接，所述N MOS管Q9的D极与P MOS管Q1的G极连接，S极与N MOS 管Q4的S极连接；
三路MOS管整流电路的第二全桥整流电路与GI单元输入端口连接，所述第一全桥整流电路包括P MOS管Q2、N MOS管Q10和N MOS 管Q5，所述P MOS管Q2的D极和N MOS 管Q5的D极串联连接，所述N MOS管Q10的D极与P MOS管Q2的G极连接，S极与N MOS 管Q5的S极连接；
三路MOS管整流电路的第三全桥整流电路与HI单元输入端口连接，所述第一全桥整流电路包括P MOS管Q3、N MOS管Q11和N MOS 管Q6，所述P MOS管Q3的D极和N MOS 管Q6的D极串联连接，所述N MOS管Q11的D极与P MOS管Q3的G极连接，S极与N MOS 管Q6的S极连接；
所述 MOS管Q4，Q5，Q6，Q9，Q10，Q11的G极分别连接MCU控制电路的不同端口。
2.如权利要求1所述的一种三路无极整流的汽车双灯驱动电路，其特征在于，还包括+5V稳压电路，所述+5V稳压电路由恒流驱动电路降压后通过7805线性稳压芯片输出恒定的5V电压，用于为所述MCU控制电路提供工作电压。
3.如权利要求1所述的一种三路无极整流的汽车双灯驱动电路，其特征在于，所述MCU控制电路采用的单片机为HRP164。
4.如权利要求3所述的一种三路无极整流的汽车双灯驱动电路，其特征在于，所述输入极性判断电路至少包括N MOS管Q17，N MOS管Q18 和 N MOS 管Q14，所述N MOS管Q17，N MOS管Q18 的D极分别与单片机的输入引脚PA4，PA3连接，所述 N MOS 管Q14的D极与单片机的输出引脚PB7连接。
5.如权利要求4所述的一种三路无极整流的汽车双灯驱动电路，其特征在于，所述远近光切换电路包括并联连接的 N MOS 管 Q15和 N MOS 管Q16。
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