汽車(chē)車(chē)燈切換電路研究與應(yīng)用

王 波，于 群，劉國(guó)學(xué)，劉 威

（常州通寶光電股份有限公司，江蘇 常州 213033）

1 背景

為解決現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)軟件控制日行燈和轉(zhuǎn)向燈切換工作導(dǎo)致可靠性低、成本高的技術(shù)問(wèn)題，研究一種LED切換電路，無(wú)需依賴(lài)軟件控制即可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向燈和日行燈的切換，可靠性高且成本低。

2 結(jié)構(gòu)介紹

本實(shí)用新型的車(chē)燈切換電路包括日行燈驅(qū)動(dòng)模塊、轉(zhuǎn)向燈驅(qū)動(dòng)模塊和切換模塊。

1）日行燈驅(qū)動(dòng)模塊，所述日行燈驅(qū)動(dòng)模塊包括驅(qū)動(dòng)芯片U1，所述驅(qū)動(dòng)芯片U1具有升壓和降壓變換功能，所述驅(qū)動(dòng)芯片U1的使能端獲取日行燈輸入信號(hào)。

2）轉(zhuǎn)向燈驅(qū)動(dòng)模塊，所述轉(zhuǎn)向燈驅(qū)動(dòng)模塊包括驅(qū)動(dòng)芯片U51，所述驅(qū)動(dòng)芯片U51具有升壓和降壓變換功能，所述驅(qū)動(dòng)芯片U51的使能端獲取轉(zhuǎn)向燈輸入信號(hào)。

3）切換模塊，所述切換模塊包括MOS管Q1，所述MOS管Q1的柵極獲取所述轉(zhuǎn)向燈輸入信號(hào)，所述MOS管Q1的漏極分別連接電源和所述驅(qū)動(dòng)芯片U1的使能端，所述MOS管Q1的源極搭鐵。

3 有益效果

1）本實(shí)用新型的車(chē)燈切換電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過(guò)切換模塊實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向燈和日行燈的切換，切換模塊為硬件電路，無(wú)需依賴(lài)軟件控制、可靠性高，且成本低。

2）本實(shí)用新型采用驅(qū)動(dòng)芯片U1和驅(qū)動(dòng)芯片U51的型號(hào)均為MP2483，MP2483是適用于升壓或降壓應(yīng)用的LED驅(qū)動(dòng)器，它具有出色的負(fù)載和線路調(diào)節(jié)能力，可在較寬的輸入電源范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)2.5A峰值輸出電流。由于其峰值輸出電流較大，不僅適用于降壓應(yīng)用，也適用于升壓應(yīng)用，可以在輸出端串聯(lián)多個(gè)高功率的LED，而且其內(nèi)部采用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使得工作效率高、發(fā)熱量小、LED的工作壽命長(zhǎng)。

3）本實(shí)用新型設(shè)有連接器和外部電路連接，車(chē)燈切換電路整體可形成為功能模塊集成在1塊電路板上，而且針對(duì)不同需求，只需將需求數(shù)量的LED串聯(lián)后形成的LED燈組的首端和尾端通過(guò)插針端子連接到插座V1的對(duì)應(yīng)引腳即可實(shí)現(xiàn)對(duì)LED燈組的驅(qū)動(dòng)，擴(kuò)展性強(qiáng)。

4 技術(shù)方案

4.1 日行燈驅(qū)動(dòng)模塊

日行燈驅(qū)動(dòng)模塊中驅(qū)動(dòng)芯片MP2483具有升壓和降壓變換功能，其使能端獲取日行燈輸入信號(hào)，通過(guò)日行燈驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端DRL獲取日行燈輸入信號(hào)，當(dāng)日行燈輸入信號(hào)為高電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)芯片U1工作，通過(guò)日行燈驅(qū)動(dòng)模塊的第1輸出端DRL+和第2輸出端DRL-驅(qū)動(dòng)日行燈工作。

該芯片具有出色的負(fù)載和線路調(diào)節(jié)能力，可在較寬的輸入電源范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)2.5A峰值輸出電流。由于其峰值輸出電流較大，不僅適用于降壓應(yīng)用，也適用于升壓應(yīng)用，可以在輸出端串聯(lián)多個(gè)高功率的LED，而且其內(nèi)部采用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使得工作效率高、發(fā)熱量小、LED的工作壽命長(zhǎng)，并且其封裝尺寸僅為3mm×3mm，使得整體電路板尺寸減小。

日行燈驅(qū)動(dòng)模塊還包括第1濾波電路，第1濾波電路用于去除日行燈輸入信號(hào)中不需要的諧波。具體地，第1濾波電路包括電容C2、電感L1和電容C3，三者形成π形濾波電路，且被配置在日行燈驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端DRL和驅(qū)動(dòng)芯片U1之間。在日行燈驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端DRL和第1濾波電路之間還設(shè)有防反接二極管D1和雙向瞬態(tài)二極管TVS1，防反接二極管D1的陽(yáng)極連接日行燈驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端DRL，陰極經(jīng)第一濾波電路連接驅(qū)動(dòng)芯片U1的使能端A，雙向瞬態(tài)二極管TVS1的一端搭鐵，另一端連接防反接二極管D1的陽(yáng)極，當(dāng)雙向瞬態(tài)二極管TVS1兩端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊時(shí)，TVS1能以極高的速度把其兩端的阻抗值由高阻抗變?yōu)榈妥杩梗晕找粋€(gè)瞬間大電流，從而把它的兩端電壓鉗制在一個(gè)預(yù)定的數(shù)值上，從而保護(hù)后面的驅(qū)動(dòng)芯片U1不受瞬態(tài)高壓尖峰脈沖的沖擊，因此，TVS1可保護(hù)本實(shí)施例的車(chē)燈切換電路免受靜電等所產(chǎn)生的過(guò)電壓沖擊。

同樣，日行燈驅(qū)動(dòng)模塊還包括共模電感L3，共模電感L3被配置在驅(qū)動(dòng)芯片U1和日行燈之間。具體地，如圖1所示，共模電感L3的第1腳連接驅(qū)動(dòng)芯片U1的Vdd腳，共模電感L3 的第2 腳連接日行燈驅(qū)動(dòng)模塊的第1 輸出端DRL+，共模電感L3的第3腳連接日行燈驅(qū)動(dòng)模塊的第2輸出端DRL-，共模電感L3的第4腳連接驅(qū)動(dòng)芯片U1的FB腳。這種方案通過(guò)設(shè)置共模電感L3在共模電流流過(guò)時(shí)，增大了共模電感L3的電感量，也就是增大了共模電感L3對(duì)共模電流的感抗，使共模電流受到更大抑制，達(dá)到了衰減共模電流的目的，起到了抑制共模干擾噪聲的作用。在共模電感L3的兩側(cè)設(shè)置有電容C11、電容C13和電容C14。其中，電容C11對(duì)差模噪聲起抑制作用，電容C13和電容C14對(duì)共模噪聲起旁路作用。

圖1 日行燈驅(qū)動(dòng)電路原理圖

4.2 轉(zhuǎn)向燈驅(qū)動(dòng)模塊

轉(zhuǎn)向燈驅(qū)動(dòng)模塊采用同樣的驅(qū)動(dòng)芯片MP2483，運(yùn)用同樣的原理，當(dāng)轉(zhuǎn)向燈輸入信號(hào)為高電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)芯片工作，通過(guò)轉(zhuǎn)向燈驅(qū)動(dòng)模塊的第1輸出端FDI+和第2輸出端FDI-驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向燈工作。同樣，如圖2所示，轉(zhuǎn)向燈驅(qū)動(dòng)模塊包括第2濾波電路，第2濾波電路用于去除轉(zhuǎn)向燈輸入信號(hào)中不需要的諧波，具體地，第2濾波電路包括電容C52、電感L51和電容C53，三者同樣形成π形濾波電路，被配置在轉(zhuǎn)向燈驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端FDI和驅(qū)動(dòng)芯片之間。如圖2所示，在轉(zhuǎn)向燈驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端FDI和第2濾波電路之間也設(shè)有防反接二極管D51和雙向瞬態(tài)二極管TVS51。同樣，轉(zhuǎn)向燈驅(qū)動(dòng)模塊還包括共模電感L53，共模電感L53被配置在驅(qū)動(dòng)芯片U51和轉(zhuǎn)向燈之間。具體地，如圖2所示，共模電感L53的第1腳連接驅(qū)動(dòng)芯片U51的Vdd腳，共模電感L53的第2腳連接轉(zhuǎn)向燈驅(qū)動(dòng)模塊的第1輸出端FDI+，共模電感L53的第3腳連接轉(zhuǎn)向燈驅(qū)動(dòng)模塊的第2輸出端FDI-，共模電感L53的第4腳連接驅(qū)動(dòng)芯片U51的FB腳，共模電感L53的作用和上述共模電感L3作用相同，并且同樣在共模電感L53的兩側(cè)設(shè)置有電容C61、電容C63和電容C64。

4.3 切換模塊

切換模塊電路原理圖如圖3所示。切換模塊包括MOS管Q1，MOS管Q1為N-MOS管，MOS管Q1的柵極連接到轉(zhuǎn)向燈驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端FDI以獲取轉(zhuǎn)向燈輸入信號(hào)，MOS管Q1的漏極通過(guò)限流電阻R9連接電源，并同時(shí)連接驅(qū)動(dòng)芯片U1的使能端A，MOS管Q1的源極搭鐵。這樣，在汽車(chē)正常行駛、駕駛員未撥動(dòng)轉(zhuǎn)向燈開(kāi)關(guān)時(shí)，日行燈輸入信號(hào)為高電平，轉(zhuǎn)向燈輸入信號(hào)為低電平，MOS管Q1截止，使得驅(qū)動(dòng)芯片U1的使能端A保持為高電平，日行燈開(kāi)啟，由于驅(qū)動(dòng)芯片U51的使能端B為低電平，轉(zhuǎn)向燈關(guān)閉；而在汽車(chē)轉(zhuǎn)向、駕駛員撥動(dòng)轉(zhuǎn)向燈開(kāi)關(guān)時(shí)，轉(zhuǎn)向燈輸入信號(hào)為高電平，MOS管Q1導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)芯片U1的使能端A搭鐵為低電平，使得日行燈關(guān)閉，而由于驅(qū)動(dòng)芯片U51的使能端B為高電平，轉(zhuǎn)向燈開(kāi)啟。

圖2 轉(zhuǎn)向燈驅(qū)動(dòng)電路原理圖

切換模塊還包括限流電阻R10和限流電阻R9，限流電阻R10串聯(lián)在轉(zhuǎn)向燈驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端FDI和MOS管Q1的柵極之間，用于限制流入柵極的電流；限流電阻R9的第一端連接電源，限流電阻R9的第二端連接驅(qū)動(dòng)芯片U1的使能端A，限流電阻R9用于限制MOS管Q1中由漏極流入源極的電流。電容C16的第一端連接驅(qū)動(dòng)芯片U1的使能端A，第二端搭鐵。由于電容C16兩端電壓不能突變，電容C16可在MOS管Q1開(kāi)斷瞬間吸收尖峰電壓，使電壓平緩變化。下拉電阻R11的第一端連接MOS管Q1的柵極，第二端搭鐵，下拉電阻一方面將MOS管Q1的柵極的初始電壓固定為低電平，避免柵極電壓的懸?。涣硪环矫孀鳛樾狗烹娮栊狗诺魱艠O和源極之間的少量靜電，防止MOS管Q1產(chǎn)生誤動(dòng)作，甚至擊穿MOS管Q1，起到了保護(hù)MOS管Q1的作用。

優(yōu)選地，本實(shí)施例的切換模塊還包括防反接二極管D4，防反接二極管D4的陽(yáng)極連接轉(zhuǎn)向燈驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端FDI，防反接二極管D4的陰極連接MOS管Q1的柵極。

圖4 連接器引腳定義圖

車(chē)燈切換電路還包括連接器，連接器包括圖4所示的插座V1以及與插座V1插接的若干個(gè)插針端子（圖中未示出）。具體地，插座V1的第1腳和日行燈驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端DRL電連接，插座V1的第3腳和轉(zhuǎn)向燈驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端FDI電連接，插座V1的第4腳搭鐵，插座V1的第5腳和日行燈驅(qū)動(dòng)模塊的第1輸出端DRL+電連接，插座V1的第6腳和日行燈驅(qū)動(dòng)模塊的第2輸出端DRL-電連接，插座V1的第7腳和轉(zhuǎn)向燈驅(qū)動(dòng)模塊的第1輸出端FDI+電連接，插座V1的第8腳和轉(zhuǎn)向燈驅(qū)動(dòng)模塊的第2輸出端FDI-電連接?？赏ㄟ^(guò)插針端子將插座V1的第1腳、第3腳和第4腳連接到外部電路，并可通過(guò)另外的插針端子分別將插座的第5腳、第6腳連接日行燈，將插座的第7腳、第8腳連接轉(zhuǎn)向燈。本實(shí)施例通過(guò)設(shè)置插座V1便于電連接驅(qū)動(dòng)芯片U1和日行燈，以及便于電連接驅(qū)動(dòng)芯片U51和轉(zhuǎn)向燈，由于驅(qū)動(dòng)芯片U1和U51均為MP2483，峰值輸出電流較大，可同時(shí)驅(qū)動(dòng)多個(gè)串聯(lián)的高功率LED。

車(chē)燈切換電路整體可形成為功能模塊集成在一塊電路板上，而且針對(duì)不同需求，只需將需求數(shù)量的LED串聯(lián)后形成的LED燈組的首端和尾端通過(guò)插針端子連接到插座V1的對(duì)應(yīng)引腳即可實(shí)現(xiàn)對(duì)LED燈組的驅(qū)動(dòng)。

5 總結(jié)

這種車(chē)燈切換電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過(guò)切換模塊實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向燈和日行燈的切換，切換模塊為硬件電路，無(wú)需依賴(lài)軟件控制，可靠性高，且成本低；采用MP2483驅(qū)動(dòng)芯片升壓或降壓功能應(yīng)用的LED驅(qū)動(dòng)器，具有出色的負(fù)載和線路調(diào)節(jié)能力，可在較寬的輸入電源范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)2.5A峰值輸出電流；由于其峰值輸出電流較大，不僅適用于降壓應(yīng)用，也適用于升壓應(yīng)用，可以在輸出端串聯(lián)多個(gè)高功率的LED；而且其內(nèi)部采用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使得工作效率高、發(fā)熱量小、LED的工作壽命長(zhǎng)；設(shè)有連接器和外部電路連接，車(chē)燈切換電路整體可形成為功能模塊集成在一塊電路板上，而且針對(duì)不同需求，只需將需求數(shù)量的LED串聯(lián)后形成的LED燈組的首端和尾端通過(guò)插針端子連接到插座V1的對(duì)應(yīng)引腳即可實(shí)現(xiàn)對(duì)LED燈組的驅(qū)動(dòng)，擴(kuò)展性強(qiáng)。