CN103561527A

CN103561527A - 一种双功能led驱动电路

Info

Publication number: CN103561527A
Application number: CN201310581003.4A
Authority: CN
Inventors: 李祥兵; 王春才
Original assignee: Dongfeng Peugeot Citroen Automobile Co Ltd
Current assignee: Dongfeng Peugeot Citroen Automobile Co Ltd
Priority date: 2013-11-19
Filing date: 2013-11-19
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2033-11-19
Also published as: CN103561527B

Abstract

本发明属于汽车车灯技术领域，具体涉及一种双功能LED驱动电路。它包括保护电路模块、电源模块、PWM信号产生模块、电流调节模块、故障诊断模块和LED灯，所述保护电路模块、电源模块、PWM信号产生模块、电流调节模块依次电连接，所述保护电路模块的输出端与电流调节模块的输出端分别连接LED灯的阳极和阴极，所述故障诊断模块输入端与LED灯阴极连接、输出端连接PWM信号产生模块。本发明的LED驱动电路采用PWM控制，且在LED的驱动电路中又采用了恒流源来控制场效应晶体管，使流过LED灯的电流恒定，保证LED的亮度的均匀性和稳定性，通过该种驱动电路实现通一串LED灯发出两种不同亮度的光，可以有效较少车身上LED光源数量，增加车身的空间利用率。

Description

一种双功能LED驱动电路

技术领域

本发明属于汽车车灯技术领域，具体涉及一种双功能LED驱动电路，尤指通过单个LED光源来实现双功能，并能够保证多颗LED发光均匀性和低耐热风险的驱动电路。

背景技术

在当前LED车灯信号照明电路设计中，由多颗LED来实现某一车灯功能时，对LED亮度的一致性及光色等参数都要求较高。传统的LED驱动电路通常是用单光源实现单功能，其亮度的控制通常采用电阻式结构或通过数字调光或模拟调光来实现。对电阻式结构控制亮度的方式，当输入电源的电流出现波动时，LED的亮度就会发生变化，不符合车灯LED亮度一致性的要求；对模拟调光，其调光的原理是直接调节LED输入电流的大小，由于LED的光色与其输入电流有密切关系，因此，当采用模拟调光时，其光色也会因电流的波动而发生变化；采用数字调光，即PWM来控制，由于其控制的原理是保持LED的电流恒定，改变单位时间内LED供电时间的时长，即占空比来实现，因而其光色不会发生变化，符合设计要求。而采用PWM控制LED时，通常只是采用单一的LED的光源来实现单一的功能，对需要实现多种功能的车灯来说就需要多个LED光源，而车身上LED光源越多，其占用的几何空间就越多，不利于车辆造型美观要求。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种双功能LED驱动电路。

本发明采用的技术方案是：一种双功能LED驱动电路，包括与车身两路输入信号连接的保护电路模块、电源模块、故障诊断模块、LED灯，以及分别与车身其中一路输入信号连接的PWM信号产生模块和电流调节模块，所述保护电路模块、电源模块、PWM信号产生模块、电流调节模块依次电连接，所述保护电路模块的输出端与电流调节模块的输出端分别连接LED灯的阳极和阴极，所述故障诊断模块输入端与LED灯阴极连接、输出端连接PWM信号产生模块。

进一步地，所述保护电路模块包括电容C1、电容C2、电容C3、电阻R1、电阻R2、稳压管D1和稳压管D2，所述电容C1与电阻R1并联后与稳压管D1串联，所述电容C2与电阻R2并联后与稳压管D2串联，所述稳压管D1和稳压管D2阴极连接电容C3、LED灯阳极和电源模块输入端。

进一步地，所述电源模块包括电压调节芯片、三极管T1和三极管T2，所述电压调节芯片、三极管T1和三极管T2连接形成负反馈电路，所述电压调节芯片输出引脚连接PWM信号模块，三极管T1的集电极连接保护电路模块中的稳压管D2阴极。

进一步地，所述负反馈电路中三极管T1发射极连接电压调节芯片的电压输出端引脚，三极管T1基极连接三极管T2集电极，三极管T2基极连接电压调节芯片参考电压引脚，所述三极管T1与电压调节芯片之间还设有电容C4和电阻R4，电容C4和电阻R4串联，电阻R4一端接地。

进一步地，所述PWM信号产生模块包括编程芯片、温度检测电路、三极管T3、三极管T4，所述编程芯片的CLKIN引脚连接三极管T3基极，三极管T3集电极连接三极管T4基极，三极管T4集电极连接电流调节模块，所述编程芯片ICSPDAT引脚连接温度检测电路输出端，所述编程芯片ICSPCLK引脚连接电压调节芯片的输出引脚，所述编程芯片CLKOUT引脚连接故障诊断模块输出端。

进一步地，所述温度检测电路包括串联的电阻R9和温感电阻RP1，所述电阻R9一端连接电源，所述编程芯片ICSPDAT引脚连接电阻R9与温感电阻RP1之间。

进一步地，所述电流调节模块包括镜像恒流源Q1、三极管T7和场效晶体管T8，所述镜像恒流源Q1正极通过电阻连接PWM信号产生模块、同时通过场效晶体管T8连接LED灯阴极，所述镜像恒流源Q1负极连接三极管T7集电极。

更进一步地，所述故障诊断模块包括串联的多个电容，每个电容分别与LED灯的其中一个灯管并联，与LED灯尾端灯管并联的电容一端还设有并联的二极管D5和电容C24，二极管D5阳极连接编程芯片的CLKOUT引脚。

本发明的LED驱动电路采用PWM控制，且在LED的驱动电路中又采用了恒流源来控制场效应晶体管，使流过LED灯的电流恒定，保证LED的亮度的均匀性和稳定性，通过该种驱动电路实现一串LED灯发出两种不同亮度的光，可以有效较少车身上LED光源数量，增加车身的空间利用率，更好的实现造型师的造型意图。其中PWM信号产生模块，接收位置灯的开关信号，以及LED电路中的失效信号，同时给LED的电流源提供合适的占空比。电流调节模块通过接收PWM的脉冲信号，给LED的阴极提供符合LED技术规范的驱动电流，使整个电路中的LED的发光均匀性得到保证。当LED电路某一串LED光源出现失效时，相关的故障信息会通过故障诊断模块自动发送给控制芯片，从而做出是否需要将所有LED同时切断或降低LED输入电流的判断，以满足相关法规的要求。同时，对每一个LED的控制端，都增加了电流测量点，以便对LED的电流进行实地采集分析。

附图说明

图1为本发明电路原理图。

图2为本发明电源模块原理图。

图3为本发明保护电路模块原理图。

图4为本发明PWM信号产生模块原理图。

图5为本发明电流调节模块原理图。

图6为本发明故障诊断模块原理图。

图7为本发明的软件实现原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

如图1所示，本发明包括保护电路模块1、电源模块2、PWM信号产生模块3、电流调节模块4、故障诊断模块5和LED灯6。

保护电路模块如图2所示，其电路构成包括：电容C1、C2和C3，电阻R1、R2，以及稳压管D1、D2，其中电容C1与电阻R1并联后与稳压管D1串联，电容C2与电阻R2并联后与稳压管D2串联，稳压管D1和稳压管D2阴极连接电容C3、LED灯阳极以及电源模块输入端。其主要作用在于对输入信号中的高频和低频信号进行滤波处理，为整个电路提供更加稳定的输入电压,并保证整个电路的电磁兼容性能。该保护电路的输入端来自车身的两个不同功能输入信号A、B的控制信息（如位置灯和日间行车灯等），输入变为一路控制信号，与LED的阳极相连。在B的输入信号上，增设了一个信号测量点，用于***判断B的状态，进而提供合适的PWM控制信号。在输出的信号线上，还可以为其他模块提供信号源，用于帮助判断整车的输出状态。

电源模块如图3所示，其电路构成包括：带8个PIN引脚的电压调节芯片U1、三极管T1和三极管T2，电压调节芯片、三极管T1和三极管T2连接形成负反馈电路，用于对输入状态不稳定时进行微调。所述电压调节芯片U1输出引脚VS连接PWM信号模块，三极管T1的集电极连接保护电路模块中的稳压管D2阴极。负反馈电路中三极管T1发射极连接电压调节芯片U1的电压输出端引脚VOUT，三极管T1基极连接三极管T2集电极，三极管T2基极连接电压调节芯片参考电压引脚REF，所述三极管T1与电压调节芯片U1之间还设有电容C4和电阻R4，电容C4和电阻R4串联，电阻R4一端接地，电容C4和电阻R4起滤波作用，防止电路中电压出现较大的波动。电压调节芯片的其他引脚在本例中均处于悬空状态。电源模块用途为整个电路提供相匹配的输入电源，由于从整车输入的电压一般介于12到14伏之间，而单片机的驱动电压一般在5V左右，且电压要求稳定，因此，必须加入此电源模块来为单片机提供输入电源，电压调节芯片的VS端为电压输出端，此时输出的电压恒定，满足图4中编程芯片的输入电压要求。

PWM信号产生模块如图4所示，其电路构成包括：带8个PIN引脚的单片机编程芯片、温度检测电路、三极管T3、三极管T4。编程芯片型号为PIC12F683，工作电压为5V，其中的引脚：VDD端为芯片的工作电压；VSS端接地；VPP端为芯片的编程电压端，与来自车身的其中一个输入信号B端连接，接收外界的编程信号；CLKIN端用于向外界输出PWM控制信号，由于该输出信号比较微弱，在电路中增加了共射极的三极管T4，以驱动三极管T3的基极，促使三极管T3集电极和发射极导通，将该信号放大然后给电流调节模块的驱动提供相应PWM控制信号；CLKOUT端用于收集外界传来的LED故障诊断信息，在电路中，增加有电容C12和电阻R5接地电路，用于滤波，并防止信号出现较大失真，根据GB或ECE的法规规定，对于车用信号或照明LED电路设计，当***中一颗LED或一串LED出现失效时，其他所有LED应该仍能满足配光的要求。因此，若电路中出现某一颗或某一串LED失效，此时，根据故障信号电路所传来的相关信号，芯片会做出是否关断其他LED的命令，并通过PWM信号端输出进行控制；ICSPDAT端用于接收外界外界的与LED温度有关的电压信号，在该电路中，RP1为感温电阻，当PCB板上LED灯的温度正常时，电阻R9和感温电阻RP1到达平衡，此时该芯片得到一个低电平；当PCB板上LED灯温度过高时，感温电阻RP1电阻变大，感温电阻RP1与电阻R9之间电阻不等，电势失去平衡，ICSPDAT脚得到一个高电平，此时***会通过PWM输出引脚，对LED灯的电流进行适当控制，使PCB板的温度控制在合理的范围内；ICSPCLK端用于接收由电压调节器送来的适配电压信号，在进入芯片之前，***并联了电容C14和电阻R12，对来电信号进行滤波处理，使得输入信号更加稳定；COUT端悬空。

保持LED电流恒定的电流调节模块如图5所示，其最小***构成是：镜像恒流源Q1，场效应晶体管T8，三极管T7，其中电阻R13、电阻R14构成镜像恒定源的上拉电阻，将输出的电流信号转换为场效应晶体管T8的栅极的输入电压信号。当PWM信号经过VCC_SWITCH给出一个高电平时，MOS管的栅极为高电平，MOS管源极和漏极接通，此时LED阴极与地接通，LED发光。在本模块电路中三极管T7基极接入来自车身的其中一个输入信号B，通过B输入来控制开关通道，给镜像恒流源Q1提供一个输入指令。

故障诊断模块与LED灯的连接如图6所示，故障诊断模块包括串联的多个电容，每个电容分别与每一颗LED并联，与LED灯尾端并联的电容一端还设有并联的二极管D5和电容C24，二极管D5阳极连接编程芯片的CLKOUT引脚。假如LED正常工作，则每一颗LED的额定电压为3V，再假设LED的阳极输入为13.5V，即车身端的输入信号电压大小为13.5V，那么，串联三颗LED后，LED灯的公共阴极电势应该为4.5V（13.5-9）V，此时故障诊断模块输出端FAILURE端应为高电平。假设某一LED灯管出现失效，串联回路中无电流流过，此时LED灯的阴极（LED-)仍然通过图5中的场效应晶体管T8接通，故此时LED灯阴极电压应为0V，此时FAILURE端输出信号为低电平。该信号与图4中的CLCOUT端引脚相通，用于帮助***判断是否需要输出让所有LED熄灭的信号。

如图1-7所示，车身的两路输入A、B均从保护电路输入端接入，在镜像恒流源Q1正常驱动LED时，此时B_INFO输入点的信号为高电平（对应车身端功能B的开关合上）。然后通过判断VCC_SWITCH的信号，而该信号与PWM有关，若PWM输出为1，根据图4中的驱动电路，则VCC_SWITCH打开，为高电平。在LED的驱动模块中，镜像电流源Q1负极接通，正极驱动场效应晶体管T8，此时LED阴极接通，LED灯发光。在这种模式下，PWM输出的占空比时基于一种功能信号的占空比。若B_INFO为低电平，根据图2中的保护电路模块，此时另一功能A打开，相应的，PWM就需要输出另一个功能的占空比信号。

在软件的实现方面，采用了逐步判断的方式来实现，当单片机芯片上电后，软件开始扫描端口。当功能A或功能B打开时，此时软件执行延时程序，消除振动噪声的影响。然后读取LED故障诊断端口的电压，继而判断此时的电压是否小于10mA(注:当LED控制电路主路中的电流小于10mA时，此时***认为电路中某一路LED出现故障而断开），若小于10mA,此时单片机给PWM一个占空比为0的信号，断开其他所有电路。否则，继续执行程序。然后判断热敏电阻的端点电压是否达到单片机的高电平电压（注：图4中，电阻R9和温感电阻RP1构成一个桥式电路，该电路用来判断LED的温度是否过高），若此时为高电平，则对应的LED的节温过高，此时PWM将输出一个比正常值略小的占空比，从而降低LED的输入电流，达到控制LED温度的目的。若LED的节温在正常的范围内，此时PWM所输出的值均为正常情况下的占空比。

在本LED驱动电路中，两种不同占空比的实现（对应两种不同车灯功能的LED亮度），主要是通过对保护电路模块输入信号中的任意一路输入进行判断，其判断的高低电平分别代表该功能是否打开，继而输出不同的占空比。而两种功能的占空比的确定，有两种不同功能分别对应的配光要求来确定。在满足各自配光要求的前提下，确定占空比后，通过在图4的编程芯片中软件编程，从而实现所需的LED亮度。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims

1.一种双功能LED驱动电路，其特征在于：包括与车身两路输入信号连接的保护电路模块、电源模块、故障诊断模块、LED灯，以及分别与车身其中一路输入信号连接的PWM信号产生模块和电流调节模块，所述保护电路模块、电源模块、PWM信号产生模块、电流调节模块依次电连接，所述保护电路模块的输出端与电流调节模块的输出端分别连接LED灯的阳极和阴极，所述故障诊断模块输入端与LED灯阴极连接、输出端连接PWM信号产生模块。

2.根据权利要求1所述的双功能LED驱动电路，其特征在于：所述保护电路模块包括电容C1、电容C2、电容C3、电阻R1、电阻R2、稳压管D1和稳压管D2，所述电容C1与电阻R1并联后与稳压管D1串联，所述电容C2与电阻R2并联后与稳压管D2串联，所述稳压管D1和稳压管D2阴极连接电容C3、LED灯阳极和电源模块输入端。

3.根据权利要求2所述的双功能LED驱动电路，其特征在于：所述电源模块包括电压调节芯片、三极管T1和三极管T2，所述电压调节芯片、三极管T1和三极管T2连接形成负反馈电路，所述电压调节芯片输出引脚连接PWM信号模块，三极管T1的集电极连接保护电路模块中的稳压管D2阴极。

4.根据权利要求3所述的双功能LED驱动电路，其特征在于：所述负反馈电路中三极管T1发射极连接电压调节芯片的电压输出端引脚，三极管T1基极连接三极管T2集电极，三极管T2基极连接电压调节芯片参考电压引脚，所述三极管T1与电压调节芯片之间还设有电容C4和电阻R4，电容C4和电阻R4串联，电阻R4一端接地。

5.根据权利要求3所述的双功能LED驱动电路，其特征在于：所述PWM信号产生模块包括编程芯片、温度检测电路、三极管T3、三极管T4，所述编程芯片的CLKIN引脚连接三极管T3基极，三极管T3集电极连接三极管T4基极，三极管T4集电极连接电流调节模块，所述编程芯片ICSPDAT引脚连接温度检测电路输出端，所述编程芯片ICSPCLK引脚连接电压调节芯片的输出引脚，所述编程芯片CLKOUT引脚连接故障诊断模块输出端。

6.根据权利要求5所述的双功能LED驱动电路，其特征在于：所述温度检测电路包括串联的电阻R9和温感电阻RP1，所述电阻R9一端连接电源，所述编程芯片ICSPDAT引脚连接电阻R9与温感电阻RP1之间。

7.根据权利要求5所述的双功能LED驱动电路，其特征在于：所述电流调节模块包括镜像恒流源Q1、三极管T7和场效晶体管T8，所述镜像恒流源Q1正极通过电阻连接PWM信号产生模块、同时通过场效晶体管T8连接LED灯阴极，所述镜像恒流源Q1负极连接三极管T7集电极。

8.根据权利要求5所述的双功能LED驱动电路，其特征在于：所述故障诊断模块包括串联的多个电容，每个电容分别与LED灯的其中一个LED并联，与LED灯尾端并联的电容一端还设有并联的二极管D5和电容C24，二极管D5阳极连接编程芯片的CLKOUT引脚。