CN211128289U - 开关电路、led电路以及车灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种开关电路、LED电路以及车灯。一种开关电路，包括：受控开关，与负载连接，所述受控开关用于控制所述负载的开关；以及控制电路，与所述受控开关连接，所述控制电路用于根据控制信号控制所述受控开关的通断状态。上述开关电路、LED电路以及车灯，受控开关的导通或者关断由控制电路决定而并不依赖于输出给负载的恒流驱动电压以作为参考电压，因此，即使在输出给负载负压型恒流时仍然能够正常工作。

Description

开关电路、LED电路以及车灯

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种开关电路、LED电路以及车灯。

背景技术

目前，消费者对车灯的个性化越来越看重，于是车灯厂商对前后车身灯光也提出了新的要求。一些高端车型如奥迪的转向灯出现了时序点亮效果，甚至一些日行灯还可以形成更加绚丽的贪吃蛇效果。这些要求最终都转换为对LED串上不同区域的LED的开关控制。

传统的用于控制LED的开关电路在正压型恒流下可以正常工作，但是在负压型恒流下则无法有效的控制LED的开关。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种开关电路、LED电路以及车灯。

一种开关电路，包括：

受控开关，与负载连接，所述受控开关用于控制所述负载的开关；以及

控制电路，与所述受控开关连接，所述控制电路用于根据控制信号控制所述受控开关的通断状态。

在其中一个实施例中，所述受控开关包括第一电连接端、第二电连接端以及第三电连接端，所述第一电连接端与所述控制电路连接，所述第二电连接端与所述负载正极连接，所述第三电连接端与所述控制电路和所述负载负极连接；

所述控制电路通过控制所述第一电连接端电压和所述第三电连接端电压差值以控制所述第二电连接端和所述第三电连接端之间的通断。

在其中一个实施例中，所述受控开关配置为：

在所述第一电连接端电压与所述第三电连接端电压的差值大于正阈值电压时，所述第二电连接端和所述第三电连接端之间导通。

在其中一个实施例中，所述控制电路包括升压单元，所述升压单元的输入端与所述第三电连接端连接，所述升压单元的输出端与所述第一电连接端连接；

其中，所述升压单元进行升压后所述升压单元输出端与所述升压单元输入端电压差值大于所述正阈值电压。

在其中一个实施例中，所述受控开关包括场效应管。

在其中一个实施例中，所述受控开关包括NMOS管。

在其中一个实施例中，所述开关电路还包括逻辑电路，所述逻辑电路与所述控制电路连接，以为所述控制电路提供所述控制信号。

一种LED电路，包括如上任一所述的开关电路和LED灯组，所述负载为所述LED灯组，所述LED灯组包括至少一个LED灯，当所述LED灯组包括多个所述LED灯时，多个所述LED灯串联且相邻两个LED灯的阳极与阴极连接，所述开关电路用于控制所述LED灯组的亮灭。

在其中一个实施例中，所述开关电路和所述LED灯组的数量均为多个，所述LED灯组的数量与所述开关电路的数量相同且一一对应，各所述开关电路分别根据不同的控制信号控制对应LED灯组的开关。

一种车灯，包括如上任一所述的LED电路。

上述开关电路、LED电路以及车灯，受控开关的导通或者关断由控制电路决定而并不依赖于输出给负载的恒流驱动电压以作为参考电压，因此，即使在输出给负载负压型恒流时仍然能够正常工作。

附图说明

图1为传统的LED电路的电路图。

图2为传统的另一种LED电路的电路图。

图3为一实施例中的开关电路的结构框图。

图4为一实施例中的LED电路的电路图。

图5为图4实施例中的LED电路的仿真图。

图6为另一实施例中的LED电路的电路图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

传统的LED电路的电路图如图1所示，其控制LED开关的开关电路采用两级开关。其中，第一级通过低边开关器件T1以系统参考地GND电位为参考电位，第二级通过高边开关器件T2以LED+为参考电位。如，高边开关器件T2为PMOS管。由控制信号和这两个参考电位控制高边开关器件T2的开关从而控制LED1的开关。

进一步的，如图2所示，当需要分别控制LED1和LED2的开关时，根据器件特性将开关区分为高边和低边连接。PMOS管T4为高边开关，NMOS管T5为低边开关。其中，PMOS管T4仍然以LED+为参考电位，NMOS管T5以LED-为参考电位。由控制信号1、系统参考地GND电位以及LED+电压控制PMOS管T4开关从而控制LED1开关；由控制信号2以及LED-电压控制NMOS管T5开关从而控制LED2开关。

但是，对于传统的LED电路，由于需要依赖LED+和LED-作为参考电位，当恒流驱动输出为负压型的恒流，如LED+取地电位，LED-取负电位时，上述提供的两种LED电路则无法实现开关功能。

基于此，本申请提供一种能够在负压型恒流下工作的开关电路。

图3为一实施例中的开关电路的结构框图。如图3所示，开关电路110包括控制电路112和受控开关114。受控开关114与负载120连接，受控开关114用于控制负载120的开关。例如，受控开关114与负载120串联，受控开关114导通则负载120正常运行，受控开关114关断则负载120停止运行；又例如，受控开关114与负载120并联，受控开关114导通则负载120停止运行，受控开关114关断则负载120正常运行。

控制电路112与受控开关114连接，控制电路112用于根据控制信号控制受控开关114的通断状态。示例性的，当控制信号有效时可以为脉冲信号。当控制电路112接收到有效的控制信号时控制受控开关114导通或者关断从而控制负载正常运行或者停止运行。开关电路110还可以包括与控制电路112连接的逻辑电路，从而为控制电路112提供控制信号。

在本实施例中，受控开关114的导通或者关断由控制电路112决定而并不依赖于输出给负载120的恒流驱动电压以作为参考电压，因此，即使在输出给负载120负压型恒流时仍然能够正常工作。示例性的，负载可以为LED灯。但需要说明的是，负载不限于LED灯，也可以为其他电器设备。

以下就以LED灯组作为负载具体介绍开关电路110的具体电路结构。参见图4，每个LED灯组中包括多个串联的LED灯，例如，当LED灯组的阳极输入端J1接入正向电压，LED灯组的阴极输入端J2接入地电压时，输出给LED灯组的为正压型恒流；当LED灯组的阳极输入端J1接入地电压，LED灯组的阴极输入端J2接入负向电压时，输出给LED灯组的为负压型恒流。开关电路110在正压型恒流和负压型恒流下都能够控制各LED灯组的亮灭，从而满足车灯中不同的点亮效果需求。

在其中一个具体的实施例中，如图4所示，受控开关114包括第一电连接端A、第二电连接端B以及第三电连接端C。第一电连接端A与控制电路112连接，第二电连接端B与负载正极连接，第三电连接端C与控制电路112和负载负极输入端连接。本实施例中，第二电连接端B与LED灯组LED1的阴极连接。控制电路112通过控制第一电连接端A电压和第三电连接端C电压差值以控制第二电连接端B和第三电连接端C之间的通断。进一步的，受控开关114配置为，在第一电连接端A电压与第三电连接端C电压的差值大于正阈值电压时，第二电连接端B和第三电连接端C之间导通，此时，LED灯组LED1被短路，使得无论LED灯组的阳极输入端J1和LED灯组的阴极输入端J2之间接入的是正压型恒流还是负压型恒流，LED1均为熄灭状态；反之，在第一电连接端A电压与第三电连接端C电压的差值小于或等于正阈值电压时，第二电连接端B和第三电连接端C之间断开，此时，无论LED灯组的阳极输入端J1和LED灯组的阴极输入端J2之间接入的是正压型恒流还是负压型恒流，LED1均为点亮状态。

示例性的，控制电路112包括升压单元，升压单元的输入端M与第三电连接端C连接，升压单元的输出端N与第一电连接端A连接。升压单元进行升压后升压单元输出端与升压单元输入端电压差值大于正阈值电压。受控开关114包括场效应管。进一步的，受控开关114包括NMOS管，此时，受控开关114的第一电连接端A对应为NMOS管的栅极，受控开关114的第二电连接端B对应为NMOS管的漏极，受控开关114的第三电连接端C对应为NMOS管的源极，正阈值电压对应为NMOS管的导通电压。

当控制电路112接收到有效的控制信号时，升压单元开始工作。由于NMOS管源极同时与LED灯组LED1的阴极连接和与升压单元的输入端M连接，因此升压单元以LED灯组LED1的阴极电压即X点的电压为参考电压进行升压。升压处理后的电压输出给NMOS管的栅极，使得NMOS管的栅极与源极之间的电压差值大于该NMOS管的导通电压，从而NMOS管的源极与漏极之间导通即图4中的第二电连接端B和第三电连接端C之间导通，使得LED灯组LED1被短路，继而熄灭。反之，升压单元不工作，则NMOS管的栅极与源极之间的电压差值不大于该NMOS管的导通电压，从而NMOS管的源极与漏极之间断开即图4中的第二电连接端B和第三电连接端C之间断开，只要给LED灯组LED1输入合适的驱动电流，LED灯组LED1呈点亮状态。参见图5，可以看到，在0ms～50ms时，未输出给控制电路112有效的控制信号，在此期间LED灯组LED1的电流为2A，压降为2.8V，LED灯组LED1呈点亮状态；从50ms处开始输出给控制电路112有效的脉冲信号，则LED灯组LED1的电流和压降均变为0，LED灯组LED1呈熄灭状态，从而验证了上述开关电路110对LED灯组的开关控制功能。

进一步的，当需要对多个LED灯组进行开关控制时，参见图6，可以利用多个不同的控制信号分别输入给控制电路112，控制电路112根据不同的控制信号分别控制对应的受控开关114工作，从而控制不同的LED灯组的开关。本实施例中，当控制信号1为有效信号时，控制电路112以LED灯组LED1的阴极电压即X点电压为参考电压进行升压，升压后其输出端N1电压与输入端M1电压差值大于受控开关114a的导通电压，从而受控开关114a的第二电连接端B和第三电连接端C之间导通，LED1灯组LED1短路熄灭；当控制信号2为有效信号时，控制电路112以LED灯组LED2的阴极电压即Y点电压为参考电压进行升压，升压后其输出端N2电压与输入端M2电压差值大于受控开关114b的导通电压，从而受控开关114b的第二电连接端B和第三电连接端C之间导通，LED灯组LED2短路熄灭。

本申请还提供一种LED电路。LED电路包括如上任一实施例中的开关电路和LED灯组。LED灯组包括至少一个LED灯，当LED灯组包括多个LED灯时，多个LED灯串联且相邻两个LED灯的阳极与阴极连接。开关电路用于控制LED灯组的亮灭。进一步的，开关电路和LED灯组的数量均为多个，LED灯组的数量与开关电路的数量相同且一一对应，各开关电路分别根据不同的控制信号控制对应LED灯组的开关。

本申请还提供一种车灯。车灯包括如上任一实施例中的LED电路。车灯还可以包括传统车灯中的其他装置，本申请对此不赘述。

上述开关电路中的受控开关的导通或者关断由控制电路决定而并不依赖于输出给负载的恒流驱动电压，因此，即使在输出给负载负压型恒流时仍然能够正常工作。并且，对于大功率的LED负载，LED的阳极输入端的值通常很高，某个时段会有一个很高的压降施加在高边的开关器件身上，此时往往需要对高边器件的相应端口进行限压保护，否则会缩短器件的使用寿命，甚至会有器件损坏的风险，从而带来了相应的成本问题。例如，参见图2，LED灯组的阳极输入端的电压LED+的值通常较高，因此需要对PMOS管T2的栅极进行限压保护，从而成本较高，而上述开关电路中的受控开关的第一电连接端即其驱动端的电压最多只会比与受控开关连接的LED灯组的阴极电压高出正阈值电压，因此对于受控开关不会有过压损伤的风险。对于图2而言，尤其是NMOS管，为导通NMOS管必须使其栅极与源极之间电压差值大于导通阈值电压，意味着器件的导通需要参考源级电压，而实际情况中LED负载可能会有多种变化，源级电压也会随之改变，如此就需要根据不同情况来设置不同的控制信号输入幅值，这可能会使得传统结构的应用范围受到限制。而本申请中开关电路中的受控开关的通断状态完全取决于控制电路的控制，具体取决于升压电路是否工作，因此，应用范围更广。传统意义上，根据LED灯组的位置，不同的开关在电路结构上会有高边开关和低边开关的区分，而本申请中提供的开关电路打破了高低边开关的限定，无论每个LED灯组的位置如何分布，对应的受控开关都能控制其开关，在电路结构上没有高低边之分，并且由于每个受控开关的参考点和输入信号都是独立的，因此各受控开关之间不会相互干扰。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种开关电路，其特征在于，包括：

受控开关，与负载连接，所述受控开关用于控制所述负载的开关；以及

控制电路，与所述受控开关连接，所述控制电路用于根据控制信号控制所述受控开关的通断状态。

2.根据权利要求1所述的开关电路，其特征在于，所述受控开关包括第一电连接端、第二电连接端以及第三电连接端，所述第一电连接端与所述控制电路连接，所述第二电连接端与所述负载正极连接，所述第三电连接端与所述控制电路和所述负载负极连接；

所述控制电路通过控制所述第一电连接端电压和所述第三电连接端电压差值以控制所述第二电连接端和所述第三电连接端之间的通断。

3.根据权利要求2所述的开关电路，其特征在于，所述受控开关配置为：

在所述第一电连接端电压与所述第三电连接端电压的差值大于正阈值电压时，所述第二电连接端和所述第三电连接端之间导通。

4.根据权利要求3所述的开关电路，其特征在于，所述控制电路包括升压单元，所述升压单元的输入端与所述第三电连接端连接，所述升压单元的输出端与所述第一电连接端连接；

其中，所述升压单元进行升压后所述升压单元输出端与所述升压单元输入端电压差值大于所述正阈值电压。

5.根据权利要求2所述的开关电路，其特征在于，所述受控开关包括场效应管。

6.根据权利要求4所述的开关电路，其特征在于，所述受控开关包括NMOS管。

7.根据权利要求1所述的开关电路，其特征在于，所述开关电路还包括逻辑电路，所述逻辑电路与所述控制电路连接，以为所述控制电路提供所述控制信号。

8.一种LED电路，其特征在于，包括如权利要求1～7任一所述的开关电路和LED灯组，所述负载为所述LED灯组，所述LED灯组包括至少一个LED灯，当所述LED灯组包括多个所述LED灯时，多个所述LED灯串联且相邻两个LED灯的阳极与阴极连接，所述开关电路用于控制所述LED灯组的亮灭。

9.根据权利要求8所述的LED电路，其特征在于，所述开关电路和所述LED灯组的数量均为多个，所述LED灯组的数量与所述开关电路的数量相同且一一对应，各所述开关电路分别根据不同的控制信号控制对应LED灯组的开关。

10.一种车灯，其特征在于，包括如权利要求8或9所述的LED电路。

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