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一种LED汽车前照灯的电路驱动设计及实现_马永胜

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汽车LED前照灯驱动电路设计方案

汽车LED前照灯驱动电路设计方案

10.16638/ki.1671-7988.2018.13.043汽车LED前照灯驱动电路设计方案刘攀，雷旭，初翔杰，吴露露，黄占君，麻美妮，刘盛德（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽合肥230601）摘要：近年来随着中国政府大力推进实施节能减排政策，汽车LED照明技术成为重要的节能减排技术之一。

由于LED节能、环保、高亮度、高寿命特点，使得LED照明越来越多的运用到汽车上。

前照灯作为汽车上高功率电器之一，LED照明技术必将在前照灯中取代卤素灯泡的位置。

驱动电路设计是汽车LED前照灯设计中的核心部分，掌握汽车LED前照灯驱动电路的设计方法显得尤其重要。

关键词：LED；前照灯；驱动电路；设计方案中图分类号：U463.6 文献标识码：A文章编号：1671-7988(2018)13-128-03The design scheme of automobile LED headlamp driving circuitLiu Pan, Lei Xu, Chu Xiangjie, Wu Lulu, Huang Zhanjun, Ma Meini, Liu Shengde( Anhui Jianghuai Automobile Co. Ltd, Anhui Hefei 230601 )Abstract: In recent years, with the Chinese government vigorously promote the implementation of energy conservation and emissions reduction policy, car LED lighting technology has become one of important technology for energy conservation and emissions reduction, due to the LED energy saving, environmental protection, high brightness, high service life characteristics, LED lighting, more and more applied to cars. As one of the high power electric, LED lighting technology will replace the position of the halogen bulbs in headlamps. Drive circuit design is the core part in the design of automobile LED headlamps, master automobile LED headlamps drive circuit design method is especially important.Keywords: LED; Headlamp; Drive Circuit; Design SchemeCLC NO.: U463.6 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2018)13-128-03引言近年来随着中国政府大力推进实施节能减排政策，汽车LED照明技术成为重要的节能减排技术之一，由于LED节能、环保、高亮度、高寿命特点，使得LED照明越来越多的运用到汽车上。

LED汽车前照灯驱动电路设计与仿真

LED汽车前照灯驱动电路设计与仿真

LED汽车前照灯驱动电路设计与仿真刘益宏;屠大维【摘要】随着大功率LED性价比的提高,输出光流量的增加,使LED应用在汽车前照灯成为可能.在输入电压在10～14 V之间变化,负载采用8颗700 mA大功率白光LED的条件下确定驱动方式、拓扑结构和调光方式,设计一种基于LTC3783芯片PWM控制LED亮度的恒流LED汽车前照灯驱动电路,并用LTspiceIV软件对电路进行了仿真.结果表明,输入电压在10～14 V变化时输出电流为一个710 mA均值,有0.7%纹波的电流,电流精度为2.1%,输出电压为28.6 V,输出功率为20 W,电路转换效率为91%.有PWM信号输入时,电路输出一个与PWM信号相同占空比的电流.通过调节PWM信号的占空比实现LED亮度的控制.%With the improvement of cost-effective and increase of output light flaw, the high-power LED used in automobile headlamps becomes possible. A constant current LED array driver used as automotive headlamp based on LTC3783 chip is designed, which considering the drive mode, topology and dimming means. An automotive supply voltage was used as input voltage, and the drive used 8 white high power 700 mA LED in series. The circuit simulation results with LTspiceIV software show that the output currentis a mean of 710 mA, with 0. 7 ％ ripple current when the input voltage changed from 10 to 14 V, the current accuracy is 2. 1％ , the output voltage is 28. 6 V, the output power is 20 W, the circuit conversion efficiency is 91％. And while there is PWM signal, the output current can be changed with the PWM signal, and they have the same duty cycle.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2011(034)006【总页数】5页(P203-207)【关键词】汽车前照灯;大功率LED;脉宽调制;LTSPice IV【作者】刘益宏;屠大维【作者单位】上海大学,机电工程与自动化学院,上海,200072;上海大学,机电工程与自动化学院,上海,200072【正文语种】中文【中图分类】TN43-340 引言有统计表明，90% 的交通事故是由于人的因素造成的，危险来源于复杂的交通状况，包括不合理信息、缺少信息以及过度紧张等[1-2]。

一种led汽车前照灯驱动电路设计

一种led汽车前照灯驱动电路设计

一种L ED 汽车前照灯驱动电路设计姚　帅　余桂英(中国计量学院计量测试工程学院,浙江杭州　310018)摘　要介绍一款采用AT 9933芯片的PW M 恒流LE D 汽车前照灯驱动电路,其驱动、拓扑和调光方式分别采用开关型变换器、Boost 2buck 拓扑和PW M 调光方式。

负载采用8颗1W 大功率白光LE D 串联。

实验结果表明,当输入电压在9～16V 之间变化时,输出恒流大小为342mA ,电流精度达213%;当输入电压为12V 时,输出电压为25112V ,电路转换效率达80144%。

关键词　汽车前照灯　大功率LE D PW M 驱动LE D Automotive H eadlamp Driver DesignY ao Shuai Y u G uiying(C ollege of Metrology and Measurement Engineering ,Zhejiang Hangzhou 310018)Abstract :A PW M constant current LE D driver circuit based on AT 9933for autom otive headlam ps is presented.S witch 2type converter ,Boost 2buck topology and PW M dimming m ode are chosen for driver type ,topology and dimming m ode.The experiment results show that when input v oltage varies from 9V to 16V ,the output constant current is 342mA ,and the current accuracy reaches 213%,and when input v oltage is 12V ,output v oltage is 25112V ,the efficiency of the circuit is 80144%.K ey w ords :autom otive headlam p ;high 2power LE D ;PW M driver基金项目:浙江省科技计划项目:LE D 汽车前照灯的研制(2008C21158)。

一种带驱动器的LED汽车前大灯[实用新型专利]

一种带驱动器的LED汽车前大灯[实用新型专利]

专利名称：一种带驱动器的LED汽车前大灯专利类型：实用新型专利
发明人：殷平生,宁勇
申请号：CN201821142029.3
申请日：20180717
公开号：CN208951984U
公开日：
20190607
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开一种带驱动器的LED汽车前大灯，包括LED灯主体、驱动器和散热器，所述驱动器的下端并排设有输入端口和输出端口，所述LED灯主体的下部与所述输出端口之间设有连接导线，所述输入端口处设有电源插头线。

本设计的LED汽车大灯结构简单，其电源插头线和驱动器与LED灯主体的连接导线均设在外置驱动器的同一边出线，这样LED灯安装走线更加方便整齐，安装方便且美观，而且外置驱动器为可拆卸设计，维修方便，配套的散热器散热效果好，整体使用寿命长。

申请人：广州凯高光电有限公司
地址：511340 广东省广州市增城新塘镇甘涌村委会大王坑、花头岭
国籍：CN
代理机构：北京万贝专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：陈领
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0引言
随着 LED 技术的发展，白光 LED 的光通量大 幅度提高，与传统的汽车前照灯光源卤素灯相比，白 光 LED 具有节能、环保、使用寿命长、体积小、性能 稳定、设计灵活性强等优点，使其能够满足汽车前照 灯的高要求。基于上述特点，LED 汽车前照灯有着 广阔的应用 空 间，其 光 学、热 学 设 计 也 在 快 速 的 发 展［1］，同时现 有 驱 动 存 在 恒 流 精 度 不 高，输 出 电 流 纹波较大，发热量高、频闪，EMI 等问题，所以对 LED
由此可以得出：ILP = 7. 9 A。 最小电感值由下式决定：
LMIN
=
（ VINMIN － VFET ） × DMAX fSW × ΔIL
（9）
由此式可以计算出电感最小值为：5 uH，本研究
设计中取 L2 = 1 μH，型号为 7447709100。其额定
电流为 7. 1 A，饱和电流为 10. 5 A，满足计算要求。
1． 4 电路设计及工作原理
为满足 LED 汽车前照灯驱动在性能、体积等方 面的要求，研究以 MAX16833 恒流驱动芯片为主要 部件，驱动电流为 1. 2 A，芯片具有过流、过压、负载 短路等功能。同时对电路的开关频率进行了选择， 设定 了 工 作 电 流、过 压 值，对 输 入 电 容、输 出 电 容、 MOS 开关管，输出开关二极管进行了计算选型［5］， 设计研制 LED 汽车前照灯恒流驱动电路，LED 恒流 驱动电路如图 1 所示。
VOV
= 1. 23（ R5 + R11 ） R11
（5）
LED 串 的 电 压 值，为 24V，输 入 的 最 大 电 压
16 V，设定在 44V 时过压保护电路启动。R11 阻值为 10 kΩ，R5 的阻值为 350 kΩ 满足设计要求。
（4） 电感的选择（ BUCK-BOOST）
为了选 择 合 适 的 电 感 量，需 要 计 算 最 大 占 空
收稿日期： 2015-04-14 修订日期： 2015-06-03
322
2015 年第 3 期
电压要求 12V，但由于汽车电瓶电压波较大，所以设 计时要求输入电压范围：9 ～ 16V［2］。为达到光学的 技术性能，LED 驱动电流需要达到 1． 2A，电流的精 度达到 10% ，驱动效率达到 85% 以上。目前的 LED 白光光通量 LED 驱动灯的数量近光需要 8 颗，电路 需要有 LED 短路、断路、过压、过流等保护功能。
1． 3 驱动及控制芯片选择
美信集成产品（ Maxim Integrated Products） 推出 用于 boost、buck-boost 和 buck 配置的高压 HB LED 驱动器 MAX16833，该组件采用完备的短路保护，透 过单线连接至 LED，并具有内部频率抖动功能，此 功能能够有效的解决 EMI 问题。这些特性使设计 人员可以轻松满足日间行驶灯 （ DRL） 、位置灯、转 向灯和远 /近光灯等大功率汽车照明应用对可靠性 的苛刻要求。芯片采用 16 脚 TSSOP 封装，工作在 － 40℃ ～ + 125 ℃ 汽车级温度范围。MAX16833 芯 片的性能能够满足驱动设计需求，所以选用此芯片 作为 LED 汽车前照灯驱动核心器件。
（5） 输入电容选择
电路工作于 BUCK － BOOST 模式时，输入电流
是连续 值，电 流 纹 波 的 有 效 值 较 小。电 容 容 值 及
ESR 影响电流纹波。由下式可以计算输入电容的
最小值及 ESR 的最大值。
CIN
≥4
ΔIL × DMAX × ΔVQ_IN × fSW
（10）
其中，ΔVQ_IN 是 由 于 电 容 放 电 产 生 的 纹 波 电 压；
ΔVQ_IN占最大纹波的 95% ，
ESRCIN
＜
ΔVESR －IN ΔIL
（11）
其中 ΔVESR_IN 是由于电容 ESR 产生的纹波，占
最大纹波电压的 5% 。
假定输入纹波的最大值在最小输入电压为 6 V
时产生，误 差 为 2% ，最 大 纹 波 电 压 为 120 mV，则
ΔVQ_IN = 0. 114 V，取 ΔVESR_IN = 0. 006 V。根据公式 （10） 和公式（11） 可以得到：
1． 2 驱动方式及驱动拓扑选择
目前 LED 的驱动方式有电阻式驱动，线性恒流 驱动，DC / DC 开关电源型恒流驱动三种［3］。三种驱 动各有优缺点：电阻式和线性驱动不用考虑 EMI 问 题，元件较少，成本较低。但是效率稍低一些，需要 较大的散热器，仅能工作于降压模式。DC / DC 开关 电源型恒流驱动，EMI 处理较复杂，但驱动效率高， 节省汽车宝贵的电力资源，同时能提供多种拓扑结 构，这是线性稳压器所不具备的。考虑到散热效率、 安装尺寸、工作电压等因素后，电路设计采用 DC / DC 开关电源恒流驱动方式。DC / DC 开关电源驱动 拓扑结构分为降压型（ BUCK） 、升压型（ BOOST） 及 升降压型（ BUCK-BOOST）［3 － 4］，由于本研究设计中 LED 的数量是 8 颗，LED 输出电压为 24V，为了产品 开发 兼 容 性 需 要，所 以 选 用 升 降 压 型 （ BUCK － BOOST） 拓扑结构。
图 1 LED 恒流驱动电路图
恒流驱动电路主要部件选型如下： （1） 开关频率的 fSW选择 此芯片的工作频率的范围为 100 kHz ～ 1 MHz， MAX16833 的开关频率可以通过外部电阻编程得到 所需要的频率。选择频率可以由下式得出：
fSW（ kHz）
=
7 350（ kΩ） RRT（ kΩ）
ILED
=
200mV R7
（2）
当 VICTRL ＜ 1. 2 V 时，LED 电流由下式决定：
ILED
=
VICTRL R7 × 6. 15
（3）
其中：
VICTRL
=
VREF × R8 （R8 + R9）
（4）
VREF 引 脚 输 出 1. 64 V 的 电 压。取 R8 的 值 为
27 kΩ，R9 的值为 23 kΩ，当驱动电流 1. 2 A 时，根据
CIN
≥4
ΔIL × DMAX × ΔVQ_IN × fSW
= 18. 6 μF
ESRCIN
＜
ΔVESR_IN ΔIL
=
1. 9 mΩ
本研究设计中： C3，C4，C5，C6，C22，C23 为
3. 3 μF，且 ESR 小于 1. 9 mΩ 的输入电容。
（6） 输出电容选择
输出电容一方面有滤波作用，一方面给 LED 提
公式（3）和公式（4）计算可以得到 R7 的值：
R7
=
（ R8
VREF × R8 + R9 ） × ILED
× 6. 15
= 0. 12Ω
同时在设计时考虑尽量减少 R7 上纹波值不能
超过 40 mV。
（3） 设定过压值
当芯片引脚 OVP 的电压超过 1. 23 V 时，过压
电路启动。过压值通过公式来设定。
汽车 前 照 灯 的 电 路 驱 动 研 发 十 分 必 要。研 究 以 MAX16833 为核心部件设计了 LED 汽车前照灯电 路驱动的硬件部分，较好的解决了电波纹波大，驱动 效率低的问题，实现了 LED 汽车前照灯硬件平台 开发。
1 LED 汽车前照灯驱动的硬件设计
1. 1 驱动设计需求
LED 汽车前照灯驱动技术要求较为严格，一般
比 DMAX ，
DMAX
=
VLED
VLED + VD + VD + VINMIN
－ VFET
（6）
其中：VLED 是 8 个 LED 串的电压值为 24 V，VD 是整
流二极管的压降，约为 0. 6 V，VINMIN是最小的输入电
压值：6 V，VFET是开关 MOS 管导通时的平均电压值
约为 0. 2 V。由公式（6） 可以得出：
供电流。输出电压的纹波由电容容量及 ESR 来决
定。由下式可以计算输出电容的最小值及 ESR 的
最大值。
COUT
≥
ILED × DMAX ， ΔVQ_OUT × fSW
（12）
其中，ΔVQ_OUT 是 由 于 电 容 放 电 产 生 的 纹 波 电 压，占
（1）
其中，RRT（ kΩ） 是从 RT / SYNC 连接到的阻值。
本研究设计中选取 300 kHz 作为本研究设计的
开关频率，R13 的值为 24 kΩ。
2015 年第 3 期
马永胜：一种 LED 汽车前照灯的电路驱动设计及实现
323
（2） 设定工作电流
通过 R7 设定工作电流，当 VICTRL ＞ 1. 23 V 时， LED 电流由下式决定：
马永胜
( 亮锐商贸( 上海) 有限公司，上海 200233 )
摘 要： 简要叙述了 LED 汽车前照灯驱动设计需求及驱动方式、拓扑的选择，进行了以 MAX16833 为核心的汽车前照灯驱动硬件平台的设计和实验研究，对主要的元件进行了分析计算及选型，研制 了试验样机，进行了样机的调试和有关试验。试验表明，系统各部分运行正常，实现了汽车大灯的 光功能要求，与同类产品相对比，散热效果好，效率更高，输出电流纹波更小，为 LED 汽车前照灯的 驱动开发奠定了基础。 关键词： LED 驱动; MAX16833; 汽车前照灯; 硬件设计 中图分类号： TN710； TN702； TN79 文献标识码：A 文章编号： 1673-5692（2015）03-321-06
Design and Realization of Automotive LED Front Light Circuit Driver
MA Yong-sheng