CN211184358U

CN211184358U - 一种汽车led转向灯dc/dc恒流驱动装置

Info

Publication number: CN211184358U
Application number: CN201922223042.2U
Authority: CN
Inventors: 郑则炯; 王芳楷; 周启业; 黄鹏; 蔡彬
Original assignee: Guangdong Industry Technical College
Current assignee: Guangdong Industry Technical College
Priority date: 2019-12-12
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2020-08-04
Anticipated expiration: 2029-12-12

Abstract

本实用新型公开了一种汽车LED转向灯DC/DC恒流驱动装置，主要模块包括DC/DC主功率拓扑电路、输出电路、主控制电路、方波信号发生器和保护电路；输入电路的输入端与汽车蓄电池电源连接，输入电路的输出端与DC/DC主功率拓扑电路输入端连接，DC/DC主功率拓扑电路输出端与输出电路输入端连接，而主控制电路输入端与输入/输出电路输出端连接，主控制电路输出端既与方波信号发生器进行互连，也连接到保护电路；本实用新型提供一种高性价比的恒流驱动方案,该方案具有输入电压范围较宽的优势,可以驱动两组串联点阵电路。能够安全替代白炽灯的信号光源,在车用光源中得到应用,而且这种光源比白炽灯更节能、环保和寿命长。

Description

一种汽车LED转向灯DC/DC恒流驱动装置

技术领域

本实用新型属于开关电源技术领域，具体涉及一种汽车LED转向灯DC/DC恒流驱动装置。

背景技术

随着科技飞速发展,车用电子闪光器驱动电路得到了日益广泛的应用和更新,显示出强大的生命力。从汽车照明领域发展来看,外部照明需要极高的亮度,但目前转向灯、刹车灯以及中央高位刹车灯在黑夜后以及白昼能被肉眼所看到的亮度还不够，给车辆行驶带来极大的安全隐患。传统的闪光器因闪光频率不够稳定,使用寿命短等原因,使其跟不上快速发展的节奏。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种汽车LED转向灯DC/DC恒流驱动装置，通过车用LED驱动芯片MAX16823专用驱动器搭建升压转换器共同实现升压驱动任务,从而避免其他方式闪光器、驱动电路带来的不足，实现对多个LED有专门的驱动电路来点亮，提高闪光器的寿命和可靠性。

本实用新型采取的技术方案为：一种汽车LED转向灯DC/DC恒流驱动装置，用于实现对多个LED有专门的驱动电路来提供稳定可靠的电流为目的，包括输入电路、DC/DC主功率拓扑电路、输出电路、主控制电路、方波信号发生器和保护电路；

所述输入电路用于与汽车蓄电池Vbat12V电源相连接，具有减小汽车蓄电池输出直流电中的脉动成分；同时用于给主控制电路供电,通过晶体管Q1作电源防反接保护；

所述DC/DC主功率拓扑电路用于Boost升压转换，搭建开关电源升压电路，共同实现LED 驱动,确保LED点阵电路实现设计要求；

所述输出电路用于LED两串两并架构，将两组LED分别接入MAX16823其中2个输出通道,分别代替汽车左、右转向灯；

所述主控制电路核心元器件是MAX16823，用于克服汽车电源变化不定的环境下,能实现恒流输出；

所述方波信号发生器由LM555CH和外围元器件构成一个频率、占空比可调的信号发生器, 输出脉冲信号一路通过主控芯片用于控制点阵光通量。另一路用于控制末端晶体管的通断, 实现交替闪烁的功能；

所述保护电路主要是开路检测控制电路，用于实现LED开路检测功能及保证电源可连续产生恒定电流输出；

所述输入电路分别包括汽车蓄电池Vbat、电容C1、C2、C3、C4、C5、电阻R1、开关管Q1；所述汽车蓄电池Vbat工作电压范围为6-36V，标称值为12V；所述电容C1、C2、C3、C4 构成滤波电路，减小汽车蓄电池输出直流电中的脉动成分；所述关管Q1、电阻R1、电容C5 构成电源防反接保护，当电源正接时,开关管Q1管导通,电路正常工作，当电源反接时,开关管Q1管截止,电路不工作,可以有效保护驱动电路。

所述DC/DC主功率拓扑电路包括电感L1、左后转向灯控制开关K1、右后转向灯控制开关K2、开关管Q2、Q3、二极管D5、D7、电阻R6、电阻R7、电阻R10、电阻R11、电容C11～ C16、稳压二极管D6、D8；所述电感L1由车载电源标称值12V电压输入以控制升压电路的输出电压；一路由开关管Q2导通和截止的PWM脉冲由MAX16823芯片的电流调节输出端管脚16 经过左后转向灯控制开关K1来控制，二极管D5把充放电回路分开，当开关管Q2导通时,二极管D5截止,当开关管Q2截止时,二极管D5导通，电容C11起着储存电量和向负载提供电量的作用，电阻R6、电阻R7进行分压、稳压二极管D6进行稳压、电容C12、电容C13进行滤波；而另一路由开关管Q3导通和截止的PWM脉冲由MAX16823芯片的电流调节输出端管脚 1经过右后转向灯控制开关K2来控制，二极管D7把充放电回路分开，当开关管Q3导通时, 二极管D7截止,当开关管Q3截止时,二极管D7导通，电容C14起着储存电量和向负载提供电量的作用，电阻R10、电阻R11进行分压、稳压二极管D8进行稳压、电容C15、电容C16 进行滤波，构成两通道并联电路的输入端。

所述输出电路包括电阻R9、电阻RCS3、电阻R13、电阻RCS2、开关管Q4、开关管Q5 及两通道串联和并联组合的点阵LED结构；所述电阻R9、电阻RCS3、开关管Q4及LED串并联组合的点阵构成输出通道一；另一输出通道由电阻R13、电阻RCS2、开关管Q5及LED串并联组合的点阵构成；所述电阻RCS2、电阻RCS3上的电压由MAX16823芯片中输出通道CS2、 CS3进行检测，并测到各输出端通过的峰值电流。所述电阻R9(电阻R13)通过限流控制各通道输出的脉宽,并结合方波信号发生器输出PWM信号来控制各LED点阵电路的导通与断开。

所述主控制电路包括以MAX16823芯片为核心元件,控制方式为峰值电流模式，包括调光 (PWM)输入端(DIM1、DIM2、DIM3)、电流调节输出端(OUT1、OUT2、OUT3)、检测放大器正输入端(CS1、CS2、CS3)、电源输入端(IN)、LED开路输出端(LEDGOOD)、稳压输出端(REG)；所述MAX16823芯片管脚7、8、9(IN端)通过电阻R1、电容C5和COMS管Q1作电源防反接保护电路；管脚11(REG端)提供稳定不变的直流电压,通过直流5V升压电路为方波信号发生器提供电压；管脚4、5(DIM2、DIM3端)直接与方波信号发生器管脚3输出信号PWM直接相连接；管脚16(OUT3端)与左后转向灯控制开关K1连接，管脚1(OUT2端)与右后转向灯控制开关K2相连，各串接一组LED点阵,分别代替汽车左后、右后转向灯；管脚14(SC2 端)、管脚15(SC3端)分别与各LED点阵形成回路；管脚6(LEDGOOD端)输出经非门(由 R15和晶体管3DG6构成)、限流电阻R13、R14及发光二极管LED形成开路检测控制电路。

所述方波信号发生器包括采用555(LMC555CH)定时器、电阻R3、电阻R4、可调电阻RW1、可调电阻RW2、二极管D3、二极管D4、电容C8及电容C9；所述LMC555CH方波信号发生器对电容C8充电时,电流通过点源VCC,经过电阻R3、二极管D3、RW2左、RW1左到达C8；对电容C8的放电时,电流从电容C8,经过电位器RW1左、RW2右、二极管D4、电阻R4和管脚 7至LMC555CH内部的晶体管进行，输出脉冲信号一路通过主控芯片用于控制点阵光通量，另一路用于控制末端晶体管的通断,实现交替闪烁的功能。

所述保护电路包括MAX16823芯片LEDLEDGOOD开路输出端、电阻R13、电阻R14、电阻R15、晶体管3DG6及LED开路检测指示灯(发光二极管)；所述MAX16823芯片管脚6LEDGOOD 开路输出端输出电平,经由电阻R15和晶体管3DG6组成的非门电路进行判断晶体管3DG6截止或导通,进而驱动LED开路检测指示灯(发光二极管)工作状态，实现LED开路检测功能及保证电源可连续产生恒定电流输出；

采用上述技术方案，具有以下优点：本实用新型提出的一种汽车LED转向灯DC/DC恒流驱动装置，通过采用车用LED驱动芯片MAX16823专用驱动器搭建升压转换器共同实现升压驱动任务,确保汽车转向灯输出稳定脉冲信号,避免出现色差、色度不均匀现象为目的,实现汽车转向灯交替闪烁的任务,降低成本，提高闪光器的寿命和可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图；

图2为本实用新型的工作原理图；

图3为本实用新型的DC/DC主功率拓扑电路图；

图4为本实用新型的MAX16823驱动电路图；

图5为本实用新型的方波信号发生器电路图；

图6为本实用新型的LED开路检测控制电路图；

图7为本实用新型一种汽车LED转向灯DC/DC恒流驱动装置的输出电流随时间变化的实测曲线。

图8为本实用新型的MAX16823芯片REG端输出电压表。

具体实施方式

为了使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

如图1所示，本实用新型提出的一种汽车LED转向灯DC/DC恒流驱动装置，用于确保汽车转向灯输出稳定脉冲信号,避免出现色差、色度不均匀现象为目的，包括输入电路、DC/DC 主功率拓扑电路、输出电路、主控制电路、方波信号发生器和保护电路；

输入电路用于与汽车蓄电池Vbat12V电源相连接，具有减小汽车蓄电池输出直流电中的脉动成分；同时用于给主控制电路供电,通过晶体管Q1作电源防反接保护；

DC/DC主功率拓扑电路用于Boost升压转换，搭建开关电源升压电路，共同实现LED驱动,确保LED点阵电路实现设计要求；

输出电路用于LED两串两并架构，将两组LED分别接入MAX16823其中2个输出通道,分别代替汽车左、右转向灯；

主控制电路核心元器件是MAX16823，用于克服汽车电源变化不定的环境下,能实现恒流输出；

方波信号发生器由LM555CH和外围元器件构成一个频率、占空比可调的信号发生器,输出脉冲信号一路通过主控芯片用于控制点阵光通量。另一路用于控制末端晶体管的通断,实现交替闪烁的功能；

保护电路主要是开路检测控制电路，用于实现LED开路检测功能及保证电源可连续产生恒定电流输出；

如图2所示，输入电路分别包括汽车蓄电池Vbat、电容C1、C2、C3、C4、C5、电阻R1、开关管Q1；汽车蓄电池Vbat工作电压范围为6-36V，标称值为12V；

为了减少汽车蓄电池输出直流电中的脉动成分，汽车蓄电池Vbat、电容C1、C2、C3、C4构成滤波电路。

为了有效保护驱动电路，开关管Q1、电阻R1、电容C5构成电源防反接保护，当电源正接时,开关管Q1管导通,电路正常工作，当电源反接时,开关管Q1管截止,电路不工作。

DC/DC主功率拓扑电路包括电感L1、左后转向灯控制开关K1、右后转向灯控制开关K2、开关管Q2、Q3、二极管D5、D7、电阻R6、电阻R7、电阻R10、电阻R11、电容C11～C16、稳压二极管D6、D8；

为了构成两通道并联电路的输入端，如图3所示，电感L1由车载电源标称值12V电压输入以控制升压电路的输出电压；一路由开关管Q2导通和截止的PWM脉冲由MAX16823芯片的电流调节输出端管脚16经过左后转向灯控制开关K1来控制，二极管D5把充放电回路分开，当开关管Q2导通时,二极管D5截止,当开关管Q2截止时,二极管D5导通，电容C11起着储存电量和向负载提供电量的作用，电阻R6、电阻R7进行分压、稳压二极管D6进行稳压、电容C12、电容C13进行滤波；而另一路由开关管Q3导通和截止的PWM脉冲由MAX16823芯片的电流调节输出端管脚1经过右后转向灯控制开关K2来控制，二极管D7把充放电回路分开，当开关管Q3导通时,二极管D7截止,当开关管Q3截止时,二极管D7导通，电容C14起着储存电量和向负载提供电量的作用，电阻R10、电阻R11进行分压、稳压二极管D8进行稳压、电容C15、电容C16进行滤波。

输出电路包括电阻R9、电阻RCS3、电阻R13、电阻RCS2、开关管Q4、开关管Q5及两通道串联和并联组合的点阵LED结构；电阻R9、电阻RCS3、开关管Q4及LED串并联组合的点阵构成输出通道一；另一输出通道由电阻R13、电阻RCS2、开关管Q5及LED串并联组合的点阵构成；

如图4所示，为了控制各LED点阵电路的导通与断开，电阻RCS2、电阻RCS3上的电压由MAX16823芯片中输出通道CS2、CS3进行检测，并测到各输出端通过的峰值电流。电阻R9(电阻R13)通过限流控制各通道输出的脉宽,并结合方波信号发生器输出PWM信号来控制。

主控制电路包括以MAX16823芯片为核心元件,控制方式为峰值电流模式，包括调光(PWM) 输入端(DIM1、DIM2、DIM3)、电流调节输出端(OUT1、OUT2、OUT3)、检测放大器正输入端(CS1、 CS2、CS3)、电源输入端(IN)、LED开路输出端(LEDGOOD)、稳压输出端(REG)；

如图4所示，MAX16823芯片是一款针对汽车照明应用的高亮度LED驱动芯片。MAX16823 芯片作为3通道、高亮度LED驱动器，工作于宽达为5.5～45V输入电压；具有3路独立亮度调节(DIM)输入，可在较宽范围内实现独立的PWM调光以及输出通/断控制，即PWM为逻辑低时关断OUT，PWM为逻辑高时开启OUT，通过从外部分别对3个通道输入PWM信号，可独立调节LED的亮度。每个通道的电流都可通过与LED串联的外部检流电阻调整，其可调的恒定输出电流为5～70mA；内置通道具有极低压差(最大值0.7V)的调整元件；LED电流检测基准低达203mV，(精度±5％)；包含一个+3.4V输出稳压器，有4mA输出电流能力(±5％)，在REG和GND之间接1只0.1PF的补偿电容；外部元件少，成本低，工作温度范围-40～+125℃。同时,具有完善的保护功能,提供开路检测等保护。

MAX16823芯片管脚7、8、9(IN端)通过电阻R1、电容C5和COMS管Q1作电源防反接保护电路；管脚11(REG端)提供稳定不变的直流电压,通过直流5V升压电路为方波信号发生器提供电压；管脚4、5(DIM2、DIM3端)直接与方波信号发生器管脚3输出信号PWM直接相连接；管脚16(OUT3端)与左后转向灯控制开关K1连接，管脚1(OUT2端)与右后转向灯控制开关K2相连，各串接一组LED点阵,分别代替汽车左后、右后转向灯；管脚14(SC2 端)、管脚15(SC3端)分别与各LED点阵形成回路；管脚6(LEDGOOD端)输出经非门(由 R15和晶体管3DG6构成)、限流电阻R13、R14及发光二极管LED形成开路检测控制电路。

方波信号发生器包括采用555(LMC555CH)定时器、电阻R3、电阻R4、可调电阻RW1、可调电阻RW2、二极管D3、二极管D4、电容C8及电容C9；

为得到输出脉冲信号一路通过主控芯片用于控制点阵光通量，另一路用于控制末端晶体管的通断,实现交替闪烁的功能。如图5所示，LMC555CH方波信号发生器对电容C8充电时, 电流通过电源VCC,经过电阻R3、二极管D3、RW2左、RW1左到达C8；对电容C8的放电时,电流从电容C8,经过电位器RW1左、RW2右、二极管D4、电阻R4和管脚7至LMC555CH内部的晶体管进行控制。

参照图6所示，保护电路包括MAX16823芯片LEDLEDGOOD开路输出端、电阻R13、电阻R14、电阻R15、晶体管3DG6及LED开路检测指示灯(发光二极管)；

实现LED开路检测功能及保证电源可连续产生恒定电流输出，MAX16823芯片管脚6LEDGOOD开路输出端输出电平,经由电阻R15和晶体管3DG6组成的非门电路进行判断晶体管3DG6截止或导通,进而驱动LED开路检测指示灯(发光二极管)的工作状态。

本实用新型的工作原理为：利用通用的集成芯片,设计一个满足汽车转向灯照明的恒流驱动电路。结合了设计驱动电路的整体设计目标、系统结构图，利用主控电路和主功率拓扑升压电路共同完成车外转向灯汽车左、右转向灯和车内转向指示灯的驱动任务，确保发光亮度、色度均匀。

为了进一步验证，采用本技术方案的实际效果，研制了一种汽车高亮度LED转向灯恒流驱动电源样机。对整个电路进行实验仿真及样机实验，对主要波形进行了分析，并测得仿真在+8V至+18V的输入波形，如图7所示，仿真中随着输入电压的逐渐升高，结果表明，输出电流基本保持在349mA，误差在0.29％，为汽车转向灯LED串提供稳定的输出电流；而样机在+8V、+12V、+18V输入电压时，实际测量MAX16823芯片REG端电压值,如图8所示，可以看出知,汽车输入电压在+8V至+18V之间变化时,MAX16823芯片REG端(引脚11)始终可以实现+3.4V稳压输出,经过升压电路给方波信号发生器提供稳定+5V直流电压,能输出稳定的脉冲信号,确保每组LED闪光频率稳定。

从样机实验的数据看出，本方案在一定范围内无论是在理论还是在实践中都能达到恒流的目的，且具有较高的效率。

最后需要说明的是，上述描述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种汽车LED转向灯DC/DC恒流驱动装置，其特征在于：主要模块包括输入电路、DC/DC主功率拓扑电路、输出电路、主控制电路、方波信号发生器和保护电路；

所述输入电路的输入端与汽车蓄电池电源连接，所述输入电路的输出端与所述DC/DC主功率拓扑电路输入端连接，所述DC/DC主功率拓扑电路输出端与所述输出电路输入端连接，而所述主控制电路输入端与所述输入/输出电路输出端连接，所述主控制电路输出端既与所述方波信号发生器进行互连，也连接到所述保护电路。

2.根据权利要求1所述的一种汽车LED转向灯DC/DC恒流驱动装置，其特征在于：所述输入电路包括汽车蓄电池Vbat、电容C1、C2、C3、C4、C5、电阻R1、开关管Q1；

所述输入电路可以减小汽车蓄电池输出直流电中的脉动成分,给主控制电路供电,通过晶体管Q1作电源防反接保护。

3.根据权利要求2所述的一种汽车LED转向灯DC/DC恒流驱动装置，其特征在于：所述DC/DC主功率拓扑电路包括电感L1、左后转向灯控制开关K1、右后转向灯控制开关K2、开关管Q2、Q3、二极管D5、D7、电阻R6、电阻R7、电阻R10、电阻R11、电容C11～C16、稳压二极管D6、D8构成两通道并联电路，作为输出电路的输入端；

所述开关管Q2、Q3导通和截止的PWM脉冲由MAX16823芯片的电流调节输出端管脚16、管脚1经过左后转向灯控制开关K1、右后转向灯控制开关K2来控制；所述二极管D5、D7把充放电回路分开，当开关管Q2、Q3导通时,二极管D5、D7截止,当开关管Q2、Q3截止时,二极管D5、D7导通；所述电容C11、C14起着储存电量和向负载提供电量的作用；所述电阻R6、R10、电阻R7、R11、稳压二极管D6、D8、电容C12、C15、电容C13、C16共同分压、稳压作用后，作为两通道并联电路的输入端。

4.根据权利要求3所述的一种汽车LED转向灯DC/DC恒流驱动装置，其特征在于：所述输出电路包括电阻R9、电阻RCS3、电阻R13、电阻RCS2、开关管Q4、开关管Q5及两通道串联和并联组合的点阵LED结构；

所述输出电路输入端由DC/DC主功率拓扑电路提供，电压值为33V，输出端连接8LED串联和两通道并联的组合点阵结构,并由MAX16823芯片其中2个输出通道CS2、CS3检测Rcs2、Rcs3上的电压来检测各输出端通过的峰值电流,通过限流电阻R9、电阻R13控制各通道输出的脉宽,来控制LED电流的大小，并由方波信号发生器输出PWM信号来控制各LED点阵电路的导通与断开。

5.根据权利要求4所述的一种汽车LED转向灯DC/DC恒流驱动装置，其特征在于：所述主控制电路以MAX16823芯片为核心元件,控制方式为峰值电流模式，包括调光PWM输入端DIM1、DIM2、DIM3、电流调节输出端OUT1、OUT2、OUT3、检测放大器正输入端CS1、CS2、CS3、电源输入端IN、LED开路输出端LEDGOOD、稳压输出端REG；

所述MAX16823芯片管脚7、8、9的IN端通过电阻R1、电容C5和COMS管Q1作电源防反接保护电路；管脚11的REG端提供稳定不变的直流电压,通过直流5V升压电路为方波信号发生器提供电压；管脚4、5的DIM2、DIM3端直接与方波信号发生器管脚3输出信号PWM直接相连接；管脚16的OUT3端与左后转向灯控制开关K1连接，管脚1的OUT2端与右后转向灯控制开关K2相连，各串接一组LED点阵,分别代替汽车左后、右后转向灯；管脚14的SC2端、管脚15的SC3端分别与各LED点阵形成回路；管脚6的LEDGOOD端输出经非门R15和晶体管3DG6、限流电阻R13、R14及发光二极管LED形成开路检测控制电路。

6.根据权利要求5所述的一种汽车LED转向灯DC/DC恒流驱动装置，其特征在于：所述方波信号发生器是采用LMC555CH定时器作为方波信号发生器，包括电阻R3、电阻R4、可调电阻RW1、可调电阻RW2、二极管D3、二极管D4、电容C8及电容C9；

所述LMC555CH定时器,对电容C8充电时,电流通过点源VCC,经过电阻R3、二极管D3、RW2左、RW1左到达C8；对电容C8的放电时,电流从电容C8,经过电位器RW1左、RW2右、二极管D4、电阻R4和管脚7至LMC555CH内部的晶体管进行。

7.根据权利要求6所述的一种汽车LED转向灯DC/DC恒流驱动装置，其特征在于：所述保护电路即LED开路检测控制电路，包括MAX16823芯片LED LEDGOOD开路输出端、电阻R13、电阻R14、电阻R15、晶体管3DG6及LED开路检测指示灯；

所述LED开路检测控制电路由MAX16823芯片管脚6的LEDGOOD开路输出端输出电平,经由电阻R15和晶体管3DG6组成的非门电路进行判断晶体管3DG6截止或导通,进而驱动LED开路检测指示灯是否工作。