CN220823328U - 高利用率的多通道恒流源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了高利用率的多通道恒流源电路，包括：输入防反模块、BOOST恒压电源模块、主控模块、线性控制模块、LED负载模块以及基础电源模块；输入防反模块，用于输入电源电压，且防止电源反接；BOOST恒压电源模块，用于将电源电压进行电压钳制后传输至线性控制模块；线性控制模块，用于接收钳制后的电压，并通过每条通道驱动LED负载，且可调制每个通道的电流、灰度以及开关逻辑；LED负载包括若干个串联的LED灯；基础电源模块，用于对主控模块进行供电。通过实施本实用新型实施例的电路可实现具有驱动数量较多的LED的能力，成本低，并且可以满足单通道的电流调制能力，同时满足电路电子N‑1，可利用率高。

Description

高利用率的多通道恒流源电路

技术领域

本实用新型涉及恒流源电路技术领域，尤其涉及高利用率的多通道恒流源电路。

背景技术

目前，市场上针对法规要求较高的功能，例如转向和位置功能，虽然不要求做动态效果，但是也要满足N-1＝0，即一颗LED故障后，其他LED全部要熄灭。但是传统的方案LED的分布都采用的是网状的结构，不能满足法规要求，而能满足法规要求的传统串联电路，一路恒流只能驱动12颗左右LED，针对现在LED密布式颗粒较多的灯具，目前的方案并不能驱动那么多LED，且能驱动的方案则成本高，不实用。

因此，有必要设计一种新的电路，实现具有驱动数量较多的LED的能力，成本低，并且可以满足单通道的电流调制能力，同时满足电路电子N-1，可利用率高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供高利用率的多通道恒流源电路。

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：提供

另外，本实用新型要解决的技术问题是还在于提供

其进一步技术方案为：

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：本实用新型通过设置输入防反模块、BOOST恒压电源模块、主控模块、线性控制模块、LED负载模块以及基础电源模块，一个线性控制模块的一个通道可以驱动一个LED负载模块，一个LED负载模块具备5个串联的LED，实现具有驱动数量较多的LED的能力，成本低，并且可以满足单通道的电流调制能力，同时满足电路电子N-1，可利用率高。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的高利用率的多通道恒流源电路的示意性框图；

图2为本实用新型实施例提供的输入防反模块的具体电路原理图；

图3为本实用新型实施例提供的电压采集模块以及故障反馈模块的具体电路原理图；

图4为本实用新型实施例提供的BOOST恒压电源模块的具体电路原理图；

图5为本实用新型实施例提供的线性控制模块的具体电路原理图；

图6为本实用新型实施例提供的主控模块的具体电路原理图；

图7为本实用新型实施例提供的基础电源模块的具体电路原理图；

图8为本实用新型实施例提供的LED负载模块的具体电路原理图；

图中标识说明：

10、输入防反模块；20、BOOST恒压电源模块；30、主控模块；40、线性控制模块；50、LED负载模块；60、基础电源模块；70、电压采集模块；70、故障反馈模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

请参阅图1，图1为本实用新型实施例提供的高利用率的多通道恒流源电路的示意性框图；该电路可以运用在车辆内，或者其他需要进行多通道恒流电路的场景中，实现具有驱动数量较多的LED的能力，成本低，并且可以满足单通道的电流调制能力，同时满足电路电子N-1，可利用率高。

请参阅图1，上述的高利用率的多通道恒流源电路，包括：输入防反模块、BOOST恒压电源模块、主控模块、线性控制模块、LED负载模块以及基础电源模块；主控模块分别与输入防反模块、BOOST恒压电源模块、线性控制模块以及基础电源模块连接；

输入防反模块，用于输入电源电压，且防止电源反接；BOOST恒压电源模块，用于将输入防反模块输入的电源电压进行电压钳制后传输至线性控制模块；线性控制模块，用于接收钳制后的电压，并通过每条通道驱动LED负载，且可调制每个通道的电流、灰度以及开关逻辑；LED负载包括若干个串联的LED灯；基础电源模块，用于对主控模块进行供电。

在本实施例中，先做一路BOOST恒压电源模块的架构，将电压升至20V左右，后使用4通道恒流源即线性控制模块驱动LED负载，一个通道可以驱动5颗串联的LED即LED负载，即一个线性芯片可以驱动20颗LED，可利用率高，成本低，满足功能安全等级ASILB要求，节省空间，更适合市场需求。具有驱动数量较多的LED的能力，成本低，并且可以满足单通道的电流调制能力，同时满足电路电子N-1，法规功能可以通过DTC上报到车身。适用于信号灯，提供稳定的高利用率的多通道恒流源。

在一实施例中，请参阅图2，上述的输入防反模块包括与电源连接的TVS管D12、滤波电路、防反接二极管D19、防反接MOS管Q5；TVS管D12与滤波电路并联，且电源与防反接二极管D19以及防反接MOS管Q5的漏极连接；防反接MOS管Q5的源极与BOOST恒压电源模块连接。

对于本实施例的电源输入，前端使用28V的TVS管D12防静电，并联的电容和电阻R118构成的滤波电路吸收高频低频滤波干扰，POWER电源经过二极管D19防反接后，给SBC即电子感应式制动系统单独供电，Q5为PMOS作为防反MOS管，防反MOS管Q5内部集成体二极管，当POWER有电压经过时，防反MOS管Q5的体二极管导通，防反MOS管Q5的GS极电压大于防反MOS管Q5的导通电压之后，防反MOS管打开，当正负极短接之后，防反MOS管关闭，起到了防反的作用。

在一实施例中，上述的防反接MOS管Q5的源极与BOOST恒压电源模块之间连接有一端接地的电容滤波电路。后面四个电容C186、C187、C188以及C189滤波，使得POWER的电流没有干扰地输入至BOOST恒压电源模块。

在一实施例中，请参阅图1和图3，上述的高利用率的多通道恒流源电路还包括电压采集模块以及故障反馈模块；电压采集模块包括依序连接的采样电阻R115以及采样电阻R116，采样电阻R115与电源连接；采样电阻R116与主控模块连接；故障反馈模块包括MOS管Q7以及MOS管Q6，MOS管Q7的栅极与BOOST恒压电源模块连接；MOS管Q7的漏极与MOS管Q6的栅极连接；MOS管Q6的漏极连接车身。

在本实施例中，通采样电阻过R115和采样电阻R116的阻值设置POWER-SIG的电压，用于主控模块的A/D检测口检测和识别电源信号的大小。检测车身的供电是否只能正常，当BOOST恒压电源模块识别LED负载正时，FAULT输出5V的高电平，MOS管Q7的GS间电压大于MOS的开启电压，同理，MOS管Q6导通，FB端电压为低电平，车身认为正常工作，当灯具故障时，BOOST恒压电源模块输出低电平，MOS管Q7、MOS管Q6悬空，FB端电压为车身电压为高电平，车身判断灯具故障。通过硬线反馈故障，避免通信失效的问题，功能安全更可靠。

另外，MOS管Q6的漏极连接有一端接地的防反接TVS管T15。

在一实施例中，请参阅图4，上述的BOOST恒压电源模块包括恒流芯片U26，恒流芯片U26连接有电感L6以及电感L7，电感L6以及电感L7分别与线性控制模块连接。

在一实施例中，上述的恒流芯片U26为但不局限于TLD6系列芯片。

BOOST恒压电源模块使用的是英飞凌的TLD6系列，最多可以输出70V的电压，是双通道的恒流芯片，为电路提供稳定的BOOST恒压电源，驱动线性芯片。其中，该恒流芯片U26的6引脚给芯片供电，3引脚给芯片内部供电，5、9反馈FAULT信号便于仪表盘上报故障，4、10引脚改善输出电流的波形，改善EMC性能。7、8引脚设置电平，可用于高温线性降流或者分BIN管理，16、21引脚由芯片输出主频开关的高低电平，控制负载，电感L6和电感L7提供稳定的开关回路，为恒流芯片U26输出稳定的升压电压，将电压稳定在20V，使得恒流芯片U26可以稳定驱动5颗LED串联，降低恒流芯片U26的功耗，使得恒流芯片U26利用率更高。

在一实施例中，请参阅图5，上述的线性控制模块包括线性芯片TU1以及线性芯片TU2，线性芯片TU1分别与电感L6以及电感L7连接；线性芯片TU2分别与电感L6以及电感L7连接。

线性芯片TU1、TU2采用的是TI的线性芯片，型号为TPS9系列，共有4路恒流通道，每个通道支持的电流范围为150mA，恒压芯片将BOOST电压恒定钳制在20V，线性芯片TU1、TU2的每个通道可以驱动5颗串联的LED，并且每个通道有PWM调光线，去调制每个通道的电流以及灰度和开关逻辑，通过设置电阻的阻值去设置电流，每个通道上串联了两颗并联电阻TR4与TR10、TR18与TR24，与LED分担功耗，提高散热性能。一个通道同时控制5颗LED的效果，一颗线性芯片驱动20颗LED，线性芯片不受热量的局限性，利用率更高。

在一实施例中，线性芯片TU1以及线性芯片TU2分别为但不局限于TPS9系列芯片。

在一实施例中，请参阅图6，主控模块包括主控芯片U24。该主控芯片U24为S32K146系列的芯片。主频高达112MHZ，满足功能安全要求等级ASILB，配置1路看门狗、128路I/O口、1M的flash和128KB的RAM，3路UART CAN、3路SPI通讯、1路IIC资源、功能资源充足，使得整个电路的逻辑更加完整。MCU含8M的内部晶振，同时可以配置外部晶振，选用16M的外部晶振以获得更高的时钟频率。

在一实施例中，请参阅图7，上述的基础电源模块包括电源芯片U25，电源芯片U25为TLE9系列芯片；电源芯片U25通过共模电感L5连接到车身的主CAN线。

具体地，基础电源模块使用的型号是英飞凌的TLE9系列，集成了CAN Transceiver和LDO，与车身端总线交互，并且给单片机模块提供5V的供电。PIN脚28、29、27、32分别为SPI的输出、输入、时钟线、片选线，与单片机进行SPI交互通信，来控制系统基础电源基础芯片，PIN脚35和PIN脚36是UART Over CAN的串口通信线，连接到单片机上，与车身端进行通信，35脚为写，36脚为读。39、40引脚经过共模电感L5连接到车身的主CAN，使得EMC实验性能稳定。4引脚连接三极管Q4，通过三极管Q4分担芯片的功率，改善热量。

在一实施例中，请参阅图8，上述的LED负载端使用OSRAM的0.5W LED颗粒，共5颗LED串联，所需的BOOST恒压为20V，电压由前端的BOOST恒压源提供，每颗LED的额定电流为150mA，电流由线性芯片恒流源提供，LED旁路并联了1nF的电容，吸收驱动端的高频信号，使得实验性能更好。

本实施例的基础电源芯片采用的是TLE9系列，可以配置内部的LDO(3.3V/5V)给MCU供电，同时满足车身休眠唤醒的要求，所述的单片机模块采用的是NXP的S32K146系列，由系统基础芯片的5V供电，给整个系统提供I/O口、PWM、SPI、UART串口资源，使得整个系统的逻辑更加缜密，所述的线性芯片选用的是TI的TPS92624系列，每个芯片有4个通道，一个通道可以驱动5颗LED，即一个线性芯片最多可以驱动20颗芯片，并且每个通道支持PWM调光，调节电流和灰度，满足功能安全要求，满足电子N-1，上报故障。

本实施例的电路选用S32K146系列单片机，配备足够多的I/O口，使得功能扩展上更容易实现，线性芯片的恒流源每个通道支持的电流范围为150mA，恒压芯片将BOOST电压恒定钳制在20V，线性芯片每个通道可以驱动5颗串联的LED，并且每个通道有PWM调光线，去调制每个通道的电流以及灰度和开关逻辑，通过设置电阻的阻值去设置电流，每个通道上串联了两颗并联电阻，与LED分担功耗，提高散热性能。一个通道同时控制5颗LED的效果，一颗线性芯片驱动20颗LED，线性芯片不受热量的局限性，利用率更高，节省了控制器的空间和面积，散热性能更好，满足系统功能安全等级ASILB要求，并且在成本上也有优势。功能强大，能轻松满足用户的需求。

上述的高利用率的多通道恒流源电路，通过设置输入防反模块、BOOST恒压电源模块、主控模块、线性控制模块、LED负载模块以及基础电源模块，一个线性控制模块的一个通道可以驱动一个LED负载模块，一个LED负载模块具备5个串联的LED，实现具有驱动数量较多的LED的能力，成本低，并且可以满足单通道的电流调制能力，同时满足电路电子N-1，可利用率高。

以上所述，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，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.高利用率的多通道恒流源电路，其特征在于，包括：输入防反模块、BOOST恒压电源模块、主控模块、线性控制模块、LED负载模块以及基础电源模块；所述主控模块分别与所述输入防反模块、BOOST恒压电源模块、线性控制模块以及基础电源模块连接；

所述输入防反模块，用于输入电源电压，且防止电源反接；所述BOOST恒压电源模块，用于将所述输入防反模块输入的电源电压进行电压钳制后传输至线性控制模块；所述线性控制模块，用于接收钳制后的电压，并通过每条通道驱动所述LED负载，且可调制每个通道的电流、灰度以及开关逻辑；所述LED负载包括若干个串联的LED灯；所述基础电源模块，用于对主控模块进行供电。

2.根据权利要求1所述的高利用率的多通道恒流源电路，其特征在于，所述输入防反模块包括与电源连接的TVS管D12、滤波电路、防反接二极管D19、防反接MOS管Q5；所述TVS管D12与所述滤波电路并联，且所述电源与所述防反接二极管D19以及所述防反接MOS管Q5的漏极连接；所述防反接MOS管Q5的源极与所述BOOST恒压电源模块连接。

3.根据权利要求2所述的高利用率的多通道恒流源电路，其特征在于，所述防反接MOS管Q5的源极与所述BOOST恒压电源模块之间连接有一端接地的电容滤波电路。

4.根据权利要求1所述的高利用率的多通道恒流源电路，其特征在于，还包括电压采集模块以及故障反馈模块；所述电压采集模块包括依序连接的采样电阻R115以及采样电阻R116，所述采样电阻R115与电源连接；所述采样电阻R116与所述主控模块连接；所述故障反馈模块包括MOS管Q7以及MOS管Q6，所述MOS管Q7的栅极与所述BOOST恒压电源模块连接；所述MOS管Q7的漏极与所述MOS管Q6的栅极连接；所述MOS管Q6的漏极连接车身。

5.根据权利要求4所述的高利用率的多通道恒流源电路，其特征在于，所述BOOST恒压电源模块包括恒流芯片U26，所述恒流芯片U26连接有电感L6以及电感L7，所述电感L6以及所述电感L7分别与所述线性控制模块连接。

6.根据权利要求5所述的高利用率的多通道恒流源电路，其特征在于，所述恒流芯片U26为TLD6系列芯片。

7.根据权利要求5所述的高利用率的多通道恒流源电路，其特征在于，所述线性控制模块包括线性芯片TU1以及线性芯片TU2，所述线性芯片TU1分别与所述电感L6以及所述电感L7连接；所述线性芯片TU2分别与所述电感L6以及所述电感L7连接。

8.根据权利要求7所述的高利用率的多通道恒流源电路，其特征在于，所述线性芯片TU1以及所述线性芯片TU2分别为TPS9系列芯片。

9.根据权利要求1所述的高利用率的多通道恒流源电路，其特征在于，所述主控模块包括主控芯片U24。

10.根据权利要求1所述的高利用率的多通道恒流源电路，其特征在于，所述基础电源模块包括电源芯片U25，所述电源芯片U25为TLE9系列芯片；所述电源芯片U25通过共模电感L5连接到车身的主CAN线。