一种汽车前照灯驱动电路设计

中国照明电器

１４

ＣＨＩＮＡＬＩＧＨＴ＆ＨＧＨＴＩＮＧ

２００９年第９期

一种ＬＥＤ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ＡＴ９９３３芯片的ＰＷＭ恒流ＬＥＤ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．ｂｕｃｋ拓扑和ＰＷＭ调光方式。负载采用８颗１ｗ大功率白光ＬＥＤ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２．３％；当输入电压为１２Ｖ时，输出电压为２５．１２Ｖ，电路转换效率迭８０．４４％。

关键词

汽车前照灯

大功率ＬＥＤ

ＰＷＭ驱动

ＬＥＤＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＨｅａｄｌａｍｐＤｒｉｖｅｒＤｅｓｉｇｎ

ＹａｏＳｈｕａｉ

ＹｕＧｕｉｙｉｎｇ

３１００１８）

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅｈｅａｄｌａｍｐ；ｈｉｇｈ—ｐｏｗｅｒＬＥＤ；ＰＷＭｄｒｉｖｅｒ

一一

刖吾

驱动电路成为制造ＬＥＤ汽车前照灯的关键技术。１驱动类型的选择

ＬＥＤ驱动类型大致分为电阻限流、线性稳压器和开关型变换器３类。电阻限流方案适用于低要求应用，但不适用于汽车电源较宽的输入电压条件，而且大功率ＬＥＤ驱动电流大，会在电阻上产生大量的热量，降低效率；线性稳压器是相对简单的方案，但其存在能量损失问题和效率问题，对于小电流ＬＥＤ，尤其是串联后ＬＥＤ正向压降稍低于电源电压的场合，使用线性稳压器方案更为合适；开关型变换器最灵活，效率更高，开关电源通过控制开关，在一个周期内，对

发光二极管（Ｌｉｇｈｔ

Ｅｍｉｔｔｉｎｇ

Ｄｉｏｄｅ，简称ＬＥＤ）具有

节能、环保、寿命长、响应时间短、体积小、可靠性高等优点，被公认为是下一代照明光源。近几年，随着大功率ＬＥＤ性价比的提高，ＬＥＤ被逐渐应用于汽车前

照灯领域¨。ｊ。驱动电路设计是ＬＥＤ车灯设计的一

个重要环节，汽车电源电压典型值为１２Ｖ，但实际电压在９．１６Ｖ之间变化，并时有伴随高达４０Ｖ的瞬间峰值电压和低至６Ｖ的冷启动电压。如何满足苛刻的汽车环境，设计一种高可靠性、长寿命、低ＥＭＩ的

基金项且：浙江省科技计划项目：ＬＥＤ汽车前照灯的研制（２００８Ｃ２１１５８）。

ＲＬＣ电路充电，在下一个周期，存储的能量用来驱动负载。这类电路效率较高，开关稳压器能提供多种拓

姚帅等：一种ＬＥＤ汽车前照灯驱动电路设计

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扑结构，这是线性稳压器所不具备的。在衡量工作效率、安装尺寸、静态电流、工作电压、噪声和输出调节等因素后，本文电路选用更具优势的开关型变换器。２拓扑结构的选择

开关型变换器的拓扑结构主要分为降压型（Ｂｕｃｋ）、升压型（Ｂｏｏｓｔ）和升一降压型（Ｂｏｏｓｔ．ｂｕｃｋ）３种类型Ｈ１。如果电源电压高于ＬＥＤ输出电压和，电路需选用降压型拓扑结构；如果电源电压低于ＬＥＤ输出电压和，电路需选用升压型拓扑结构。升压拓扑既要控制电流，又要控制电压，电路相对复杂些，大电流情况下存在较严重的干扰问题。本方案输入电压范围较宽，所以选用最稳定又最安全的Ｂｏｏｓｔ—ｂｕｃｋ拓扑结构。

图１所示为典型Ｂｏｏｓｔ．ｂｕｃｋ拓扑结构工作原理图。开关Ｑ。为闭合状态时，电流流过Ｌ到Ｑ．再到电源负极Ｖ。形成通路，电容ｃ。充电；当开关为断开状态时，电流经过ＩＪ２到Ｄ。再到负载Ｖ。＋，电容Ｃ。放电。典型Ｂｏｏｓｔ．ｂｕｃｋ拓扑结构的优点有：

（１）电路可自动升降压，当负载电压小于电源电压时，电路工作在Ｂｕｃｋ模式；当负载电压大于电源电压时，电路工作在Ｂｏｏｓｔ模式；

（２）能提供连续的输入和输出电流，更容易满足ＥＭＩ要求；

（３）开关ＭＯＳＦＥＴ的故障不会损坏负载ＬＥＤ。其主要缺点为：

（１）转换器较难稳定，补偿电路复杂；

（２）ＬＣ谐振电路不容易受到控制，容易导致电容两端产生过高的电压，从而毁坏电路。

Ｌ１

Ｃ１Ｌ２

一

Ｉ

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图１

Ｂｏｏｓｔ．ｂｕｃｋ拓扑工作原理

３

ＰＷＭ调光方式的选择

ＬＥＤ的调光方式分为模拟调光和ＰＷＭ调光，采

用模拟调光时，ＬＥＤ的驱动电流与其亮度呈线性变化关系，这种方法会使ＬＥＤ色坐标偏移；ＰＷＭ调光是通

过改变脉冲电流占空比的方法来调节ＬＥＤ的亮度，由于每个脉冲周期内的正向电流保持一致，因而色坐标不会偏移，另外，ＰＷＭ恒流输出可有效缓解负载散热的压力，所以选用ＰＷＭ调光方式。图２为ＰＷＭ调光电路，采用ＮＥ５５５芯片设计，可实现０．９９％的占空比调节。为保证ＰＷＭ调光不被人眼察觉，低频ＰＷＭ调光频率需大于１００Ｈｚ。频率上限取决于电路对负载切换的瞬态响应速度，但过高的频率会增加ＭＯＳＦＥＴ的动态损耗。综合考虑，取ＰＷＭ调光频率为２００Ｈｚ。

＋ＳＶ

图２

ＰＷＭ调光电路

４驱动电路设计４．１电路组成及指标

负载为８颗１Ｗ白光ＬＥＤ串联，由１２Ｖ汽车电源供电。电路指标如下：

输入电压：９～１６Ｖ；输出电压：最大３３Ｖ；

输出电流：３５０ｍＡ±５％，输出电流方式为ＰＷＭ恒流；

具备过流、过压、开路、短路保护和反极性保护等功能。

主芯片Ａ＇１９９３３是美国Ｓｕｐｅｒｔｅｘ公司为ＬＥＤ汽车照明设计的一款变频ＰＷＭ控制器驱动ＩＣ，具有０—７５Ｖ的宽电压输入范围，可在１２５℃下工作，符合ＡＥＣ—Ｑ１００标准，使用滞后电流模式控制（Ｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃ

ＣｕｒｒｅｎｔＭｏｄｅ

Ｃｏｎｔｒ０１）技术调节输人和输出电流，能直

接承受较高的尖峰电压而不需要复杂环路补偿和外部元件，可实现快速调光。其自身的特性很好地弥补了Ｂｏｏｓｔ—ｂｕｃｋ开关型变换器的缺点，输入 …… 此处隐藏：3479字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……