直流供电照明系统的低损耗输入通道检测设备的制作方法

专利名称：直流供电照明系统的低损耗输入通道检测设备的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及与照明系统一起使用的输入通道检测设备。更特别地，本发明涉 及与机动车辆的前灯系统一起使用的检测设备。
背景技术：
当前的前灯系统包括电池(广义地，功率源)、用于允许用户在高射束和低射束 操作模式之间选择的输入选择开关、高射束输入通道、低射束输入通道和一个或多个前灯 (例如，驾驶员侧前灯和乘客侧前灯)。每个前灯具有低射束灯元件和高射束灯元件。当用 户经由输入选择开关选择高射束操作模式时，高射束输入通道被连接到电池以向前灯提供 电流来激励高射束灯元件。类似地，当用户经由输入选择开关选择低射束操作模式时，低射 束输入通道连接到电池以向前灯提供电流来激励低射束灯元件。当电子功率调节模块与当前的前灯系统一起使用时，必须使用检测设备以便检 测哪个输入通道在提供功率，使得前灯可以在适当的高射束或低射束模式下操作。例如， Or' ing 二极管或电阻器可以被插入在每个输入通道中。每个二极管或电阻器的电源侧的 电压可以被监视以确定哪个线路在提供功率。然而，检测部件的添加导致显著的功率损耗。

发明内容
本发明实施例通过最小化电压降和与检测被选择用于激励光源的输入电源通道 相关联的功率损耗来改进多输入照明系统的效率。另外，本发明实施例提供了一种检测设 备，其具有针对检测设备的部件的反极性保护和过电压保护。其他目的和特征部分地是显而易见的，并部分地在下文中指出。


图1-3是示出根据本发明实施例的与激励灯的照明系统一起使用的检测设备的 框图。图4是示出根据本发明实施例的与激励前灯的前灯系统一起使用的检测设备的 电路图。图5是示出根据本发明实施例的与激励发光二极管(LED)前灯的前灯系统有关的 检测设备的电路图和框图。相应的参考符号在整个附图中表示相应的部分。
具体实施例方式本发明实施例包括与照明系统(诸如机动车辆的前灯系统)一起使用的用于检测 电源通道(广义地，“输入通道”)的设备(下文称为“检测设备”)，所述电源通道被选择用 于激励光源(下文称为“灯”)。该检测设备配置为最小化可能由检测电源通道而产生的电 压降和功率损耗。此外，检测设备的实施例为检测设备的部件提供了反极性保护和过电压
参考图1、2和3，检测设备与具有直流(DC)功率源、输入选择开关、多个输入通道 (通道1...通道N)和灯的照明系统一起使用。输入选择开关可以具有用户界面以允许用 户选择输入通道。输入选择开关将功率源连接到所述多个输入通道中的所选一个通道。所 选的输入通道给灯提供功率以激励该灯。照明系统还可以包括连接在输入通道和灯之间的 驱动器以调节经由选择的输入通道提供给灯的功率。例如，照明系统可以是机动车辆的前灯系统，其可以在高射束模式或低射束模式 下操作。前灯系统包括电池(广义地，功率源)、允许用户在高射束和低射束操作模式之间 选择的输入选择开关、高射束输入通道、低射束输入通道和一个或多个前灯(例如，驾驶员 侧前灯和乘客侧前灯)。每个前灯具有一个或多个低射束灯元件(“低射束灯元件”)和一 个或多个高射束灯元件(“高射束灯元件”)。例如，每个前灯可以是一个或多个发光二极 管(LED)或高强度放电灯。当用户经由输入选择开关选择高射束操作模式时，高射束输入 通道连接到电池以向前灯提供电流来激励高射束灯元件。类似地，当用户经由输入选择开 关选择低射束操作模式时，低射束输入通道连接到电池以向前灯提供电流来激励低射束灯 元件。图1示出了根据本发明实施例的与激励灯的照明系统一起使用的示例性检测设 备100。为了方便起见，检测设备100在此被示出和描述为包括第一输入通道(示出为通道 1)和第二输入通道(示出为通道N)。然而，检测设备100可以包括多于两个的输入通道并 且不限于具有特定数目的输入通道。第一和第二输入通道由线路选择开关104互相排他地 连接到功率源102以向灯108提供电流来激励灯108。特别地，第一输入通道选择性地连接 到功率源102以向灯108提供电流从而使灯108操作在第一操作模式下，或者第二输入通 道选择性地连接到功率源102以向灯108提供电流从而使灯108操作在第二操作模式下。 在一个实施例中，照明系统的输入选择开关104可以另外配置为选择性地将两个输入通道 与功率源102断开使得没有电流被提供给灯108并且灯108操作在“关闭”模式。电流感测部件110连接到功率源102和灯108之间的至少一个输入通道，诸如第 二输入通道，以产生指示由第二输入通道提供给灯驱动器106的电流的可测量信号(即根 据电流的信号)。在一个实施例中，电流感测部件110是二极管并且可测量信号是在二极管 的功率源102侧测量的电压信号。如以下详细解释的，可测量信号用于确定(例如识别、检 测)哪个输入通道(例如第一输入通道、第二输入通道)正向灯108提供电流使得灯108 可以操作在适当(例如选择的)操作模式下。要理解，附加的或可选的电流感测部件(例 如电阻器、变压器)和相应的可测量信号可用于检测输入通道。在示出的实施例中，旁路开关112与电流感测部件110并联地连接到第二输入通 道。在一个实施例中，旁路开关112是ρ型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。电 流感测部件110可以是MOSFET的本征体(intrinsic body) 二极管。在另一实施例中，本领 域中已知的其他类型的晶体管或开关可以被使用。旁路开关112具有其中其是闭合电路并 且传导的闭合模式以及其中其是开路并且不传导的断开模式。当第二输入通道被确定为不 向灯108提供电流时旁路开关112在断开模式下操作。当第二输入通道被确定为向灯108 提供电流时旁路开关112在闭合模式下操作。在闭合模式下，旁路开关112传导由第二输 入通道提供的电流使得该电流绕过电流感测部件110并且被传递到灯108。通过在闭合模
5式下绕过电流感测部件110，旁路开关112减少了电压降和在将功率从功率源102经由第二 输入通道传递到灯108的过程中耗散的功率。在断开模式下，旁路开关112不传导由第二 输入通道提供的电流使得没有电流被经由电流感测部件110传递到驱动器和灯108。控制器114(例如微控制器114、微处理器、可编程逻辑控制器114)经由控制器 114输入连接到电流感测部件110的功率源102侧以用于监视/接收根据由第二输入通道 和电流感测部件110提供的电流而产生的可测量信号。例如，在控制器处测量的具有处于 或接近0伏特(或者其他小于功率源提供的电压的预定电压)的值的可测量信号指示没有 电流在第二输入通道中流动，并且因此第二输入通道不向灯108提供电流。相应地，当可测 量信号具有0伏特的值时，控制器114识别到第一输入通道可能向灯108提供电流。具有 大于零的预定值的可测量信号指示电流在第二输入通道中流动并且因此第二输入通道正 向灯108提供电流。因此，当可测量信号具有处于预定值的特定范围中的值时，控制器114 识别到第二输入通道正向灯108提供电流。控制器114经由控制器输出连接到旁路开关112以基于被识别的输入通道来控制 旁路开关112的模式。特别地，控制器114经由控制器114输出向旁路开关112提供开关 控制信号，其控制旁路开关112的模式。在一个实施例中，控制器114配置为维持旁路开关 112处于断开模式，除非控制器114确定第二输入通道正向灯108提供电流。因此，控制器 114监视可测量信号，并且提供开关控制信号给旁路开关112以将旁路开关112维持在断开 模式直至可测量信号指示第二输入通道正向灯108提供电流(例如可测量信号的值从OV 变为预定值)为止，据此，控制器114向旁路开关112提供开关控制信号以使旁路开关112 操作在闭合模式。在一个实施例中，控制器配置为周期性地重新评估被识别的输入通道。特别地， 在旁路开关112已经在闭合模式下操作了定义的时间段之后，控制器简短地断开旁路开关 112(即，使旁路开关在断开模式下操作)以确定第二通道是否仍在向灯108提供电流。在 简短的断开模式操作期间监视可测量信号。当可测量信号的值下降到0V，控制器114确定 第二输入通道不再向灯108提供电流并且提供信号以使旁路开关112操作在断开模式。在一个实施例中，控制器114还经由另一控制器114输出连接到灯108以在灯108 正经由输入通道接收电流的时候控制灯108的操作模式。在一个示例中，第一和第二通道 经由驱动器连接到灯108的阳极，该驱动器用于提供分别在第一或第二操作模式下操作灯 108所需的电流。控制器114提供灯108控制信号给灯108以基于控制器114识别为提供 电流的输入通道来指示(即控制、选择)灯108的操作模式。例如，灯108可以包括被激活 以操作在第一操作模式下的第一组一个或多个部件(例如灯108的灯108元件、一个或多 个灯108、电流限制器)以及被激活以操作在第二模式下的第二组部件(其可以包括来自第 一组部件的一个或多个部件)。控制器114提供灯108控制信号给灯108以基于识别为提 供电流的输入通道来控制哪一组部件接收电流。如果两个输入通道实际上都没有向灯108 提供电流(例如“关闭”操作模式)，则灯108将不被激励，不管灯108控制信号如何，因为灯 108控制信号不提供激励灯108的功率。例如，如果控制器114因为可测量信号值是OV将 第一输入通道识别为提供电流给灯108并且经由控制信号指示操作模式是第一操作模式， 则灯108将仍然在适当的操作模式下操作(“关闭”操作模式)，因为灯108没有接收用于 激励灯108的电流。
在一个实施例中，检测设备100可以包括连接在控制器114输出和旁路开关112 之间的控制开关(未示出)，诸如晶体管，以用于调节操作旁路开关112的控制信号。例如， 控制器114可以配置为当控制器114确定旁路开关112应该操作在断开模式时产生具有低 电流或电压值的控制信号，并且当控制器114确定旁路开关112应当操作在闭合模式时产 生具有高电流或电压值的控制信号。控制开关当其接收到具有低值的控制信号时操作在断 开模式并且当其接收到具有高值的控制信号时操作在闭合模式。相应地，控制开关修改控 制信号以在控制器114确定旁路开关112应该操作在断开模式时具有零值，因为控制开关 不传导控制信号。在一个实施例中，检测设备100可以包括过电压部件(未示出)以用于防止旁路 开关112接收高电压信号(广义地，“电信号”)。例如，检测设备100可以包括从旁路开关 112的控制器114侧跨过旁路开关112连接到旁路开关112的驱动器116侧的二极管(例 如齐纳二极管)。该二极管保护旁路开关112免于接收潜在有害的高电压信号，该电压信号 可能是在控制器114和开关之间产生的。在一个实施例中，第一输入线路可以用于提供功率给灯以在多个操作模式下激励 该灯。第二输入线路可以用于控制该灯以根据灯的所述多个操作模式之一操作。图2示出了根据本发明另一实施例的与激励灯108的照明系统一起使用的示例性 检测设备200。第一和第二输入通道选择性地由输入选择开关104连接到功率源102以向 灯108提供电流来激励该灯108。特别地，第一输入通道连接到功率源102以向灯108提供 电流从而使灯108在第一操作模式下操作并且第二输入通道连接到功率源102以向灯108 提供电流从而使灯108在第二操作模式下操作。第一电流感测部件202连接到在功率源102和灯108之间的第一输入通道以根据 由第一输入通道提供的电流产生第一可测量信号。第二电流感测部件204连接到在功率 源102和灯108之间的第二输入通道以根据由第二输入通道提供的电流产生第二可测量信 号。在一个实施例中，电流感测部件110是二极管并且可测量信号是在二极管的功率源102 侧测量的电压信号。如以下详细解释的，可测量信号用于确定(例如识别、检测)哪个输入 通道(例如第一输入通道、第二输入通道)正向灯108提供电流使得灯108可以操作在适 当(例如选择的)操作模式下。要理解，附加的或可选的电流感测部件(例如电阻器、变压 器)和相应的可测量信号可用于检测输入通道。在示出的实施例中，第一旁路开关206与第一电流感测部件202并联地连接到第 一输入通道。类似地，第二旁路开关208与第二电流感测部件204并联地连接到第二输入 通道。在一个实施例中，第一和第二旁路开关206和208是ρ型金属氧化物半导体场效应 晶体管(MOSFET)。第一和第二电流感测部件均可以是相应MOSFET的本征体二极管。在 另一实施例中，第一和/或第二旁路开关可以包括本领域中已知的其他类型的晶体管或开 关。旁路开关206、208的每一个具有闭合模式以及断开模式。当第一输入通道被确定为不 向灯108提供电流时第一旁路开关206在断开模式下操作。同样，当第二输入通道被确定 为不向灯108提供电流时第二旁路开关208在断开模式下操作。当第一输入通道被确定为 向灯108提供电流时第一旁路开关206在闭合模式下操作。同样，当第二输入通道被确定 为向灯108提供电流时第二旁路开关208在闭合模式下操作。在闭合模式下，第一和第二 旁路开关206和208传导由相应的第一或第二输入通道提供的电流使得该电流绕过相应的
7电流感测部件202、204并且被传递到灯108。通过绕过电流感测部件202、204，旁路开关减 少了电压降和在将功率从功率源102经由输入通道传递到灯108的过程中耗散的功率。控制器210 (例如微控制器、微处理器、可编程逻辑控制器210)经由第一控制器 210输入连接到第一电流感测部件202的功率源102侧以用于监视/接收根据由第一输入 通道和第一电流感测部件202提供的电流而产生的第一可测量信号。控制器210还经由第 二控制器210输入连接到第二电流感测部件204的功率源102侧以用于监视/接收根据由 第二输入通道和第二电流感测部件204提供的电流而产生的第二可测量信号。例如，具有 0伏特(或者其他小于功率源提供的电压的预定电压)的值的第一或第二可测量信号指示 没有电流在相应的第一或第二输入通道中流动。相应地，当第一可测量信号具有0伏特的 值时，控制器210可配置为确定第一输入通道不向灯108提供电流。同样，当第二可测量信 号具有0伏特的值时，控制器210可配置为确定第二输入通道不向灯108提供电流。具有 大于零的预定值的第一或第二可测量信号指示电流在相应的第一或第二输入通道中流动。 因此，当第一可测量信号具有处于第一预定值的特定范围中的值时，控制器210识别到第 一输入通道正向灯108提供电流。同样，当第二可测量信号具有处于第二预定值的特定范 围中的值时，控制器210识别到第二输入通道正向灯108提供电流。控制器210经由控制器210输出连接到旁路开关以基于被识别的输入通道来控制 旁路开关的模式。根据示出的检测设备200，控制器210分别经由第一和第二控制器210输 出连接到第一和第二旁路开关206、208。控制器210经由第一控制器210输出向第一旁路 开关206提供第一开关控制信号，以控制第一旁路开关206的模式。同样，控制器210经由 第二控制器210输出向第二旁路开关208提供第二开关控制信号，以控制第二旁路开关208 的模式。在一个实施例中，控制器210配置为维持每个旁路开关处于断开模式，除非控制器 210确定连接到旁路开关的输入通道正向灯108提供电流。在一个实施例中，第一和第二输入通道互相排他地连接到功率源。相应地，控制器 210监视第一和第二可测量信号并且分别提供第一和第二开关控制信号给第一和第二旁路 开关206、208以将旁路开关206、208维持在断开模式，除非第一可测量信号指示第一输入 通道正向灯108提供电流(例如第一可测量信号的值从OV变到第一预定值)或者除非第 二可测量信号指示第二输入通道正向灯108提供电流(例如第二可测量信号的值从OV变 到第一预定值)。响应于第一可测量信号的这种指示，控制器210提供第一开关控制信号给 第一旁路开关206以使第一旁路开关206操作在闭合模式。此外，控制器提供第二开关控 制信号给第二旁路开关208以使第二旁路开关208操作在断开模式。第一旁路开关206和 第二旁路开关208分别被维持在闭合模式和断开模式，除非第二可测量信号指示第二输入 通道正向灯108提供电流。响应于这种指示，控制器210提供第一开关控制信号以使第一 旁路开关操作在断开模式并且提供第二开关控制信号以使第二旁路开关操作在闭合模式。 控制器210配置为对于第二输入通道和连接到其的部件执行操作，该操作分别对应于在该 段落中针对第一输入通道和第一输入通道部件描述的操作。在另一实施例中，第一和第二输入通道可以同时连接到功率源。相应地，控制器 210监视第一可测量信号并且提供第一开关控制信号给第一旁路开关206以将第一旁路开 关206维持在断开模式，除非第一可测量信号指示第一输入通道正向灯108提供电流(例 如第一可测量信号的值从OV变到第一预定值)。响应于这种指示，控制器210在闭合模式下操作第一旁路开关206。控制器配置为周期性地重新评估被识别的输入通道。因此，在第 一旁路开关206已经在闭合模式下操作了定义的时间段之后，控制器简短地断开旁路开关 206 (即，使旁路开关在断开模式下操作)以确定第一通道是否仍在向灯108提供电流。在 简短的断开模式操作期间监视第一可测量信号。当可测量信号的值下降到0V，控制器114 确定第二输入通道不再向灯108提供电流并且提供信号以使第一旁路开关206操作在断开 模式。控制器210配置为对于第二输入通道和连接到其的部件执行操作，该操作分别对应 于在该段落中针对第一输入通道和第一输入通道部件描述的操作。
参考图3中示出的检测设备300，在另一个实施例中，控制器302经由单个控制器 302输出连接到第一和第二旁路开关206、208以基于被识别的输入通道控制旁路开关206、 208的模式。特别地，控制器302经由控制器302输出提供单个开关控制信号以控制两个旁 路开关206、208。反相部件304连接在控制器302和第一旁路开关206之间以接收开关控 制信号、将开关控制信号反相、并且提供反相的开关控制信号给第一旁路开关206。例如，旁 路开关可以配置为使得当它们从控制器302接收到低控制信号时在断开模式下操作并且 当它们接收到高控制信号时在闭合模式下操作。相应地，当控制器302识别到第一输入通 道在提供电流，控制器302产生具有第一值(例如低电流/电压值)的开关控制信号。反 相部件304将提供给第一旁路开关206的开关控制信号反相。照此，第一旁路开关206接 收到具有高值的开关控制信号并且从而在闭合模式下操作。第二旁路开关208接收到具有 第一值(例如低值)的开关控制信号并且因此在断开模式下操作。同样，当控制器302识 别到第二输入通道在提供电流时，控制器302产生具有第二值(例如高电流/电压值)的 开关控制信号。反相部件304将提供给第一旁路开关206的开关控制信号反相。照此，第 一旁路开关206接收到具有低值的开关控制信号并且从而在断开模式下操作。第二旁路开 关208接收到具有第二值(例如高值)的开关控制信号并且因此在闭合模式下操作。
参考图2和3，在一个实施例中，控制器210、302、302还经由另一个控制器输出连 接到灯108以在灯108经由输入通道接收电流的时候控制灯108的操作模式。在一个示例 中，第一和第二通道经由驱动器106连接到灯108的阳极，用于提供分别在第一或第二操作 模式下操作灯108所需的电流。控制器210、302提供灯108控制信号给灯108以基于控制 器210、302识别为提供电流的输入通道来指示(即控制、选择)灯108的操作模式。例如， 灯108可以包括被激活以操作在第一操作模式下的第一组一个或多个部件(例如灯的灯 108元件、一个或多个灯、电流限制器)以及被激活以操作在第二模式下的第二组部件(其 可以包括来自第一组部件的一个或多个元件)。控制器210、302提供灯108控制信号给灯 108以基于识别为提供电流的输入通道来控制哪一组部件接收电流。如果两个输入通道实 际上都没有向灯108提供电流(例如“关闭”操作模式)，则灯108将不被激励，不管灯108 控制信号如何，因为灯108控制信号不提供激励灯108的功率。在一个实施例中，当控制 器210、302基于第一和第二可测量信号确定没有一个输入通道在提供电流时，控制器210、 302可以附加地指示灯108要操作在“关闭模式”。 在一个实施例中，检测设备200、300可以包括第一和/或第二控制开关(在图4和 图5示出)，诸如晶体管，其连接在被提供用于相应的第一和/或第二旁路开关208的控制 器输出之间以调整用于操作旁路开关的控制信号。例如，当控制器210、302确定旁路开关 应该操作在断开模式时开关控制信号可以具有低电流或电压值，并且当控制器210、302确
9定旁路开关应该操作在闭合模式时开关控制信号可以具有高电流或电压值。控制开关当其 接收到具有低值的控制信号时操作在断开模式并且当其接收到具有高值的控制信号时操 作在闭合模式。相应地，控制开关修改开关控制信号以具有零值从而在断开模式下操作旁 路开关，因为控制开关不传导控制信号。在一个实施例中，检测设备200、300可以包括第一和/或第二过电压部件(图4 和5中示出)以用于防止相应的第一和/或第二旁路开关206、208接收高电压信号(广义 地，“电信号”)。例如，检测设备200可以包括从旁路开关的控制器侧跨过旁路开关连接到 旁路开关的驱动器106侧的二极管(例如齐纳二极管)。该二极管保护旁路开关免于接收 潜在有害的高电压信号，该电压信号可能是在控制器210、302和开关206、208之间产生的。虽然检测设备200、300被描述为具有两个输入通道，但是要理解的是检测设备 200、300可以具有多于两个的输入通道，并且不限于具有任何特定数目的输入通道。每个附 加通道(下文称为“第三通道”)选择性地连接到功率源102以提供电流到灯108或其他输 出设备。例如，第一和第二输入通道可以用于激励机动车辆的前灯并且第三输入通道可以 用于激励车辆附件的灯。在另一示例中，第三输入通道可以用于提供功率给车辆速度控制 设备、风挡刮水器控制设备、风挡喷洗器设备、转向信号、或与车辆相关的其他输出设备。第三电流感测部件连接到功率源102和灯108或输出设备之间的第三输入通道。 第三电流感测部件根据由第三输入通道提供的电流产生第三可测量信号。第三旁路开关与 第三电流感测部件并联地连接到第三输入通道。第三旁路开关具有断开模式和闭合模式。 第三旁路开关具有闭合模式以绕过第三电流感测部件并且传导由第三输入通道提供的电 流来激励灯或输出设备。控制器210、302连接到第一、第二和第三(即附加)电流感测部件以及第一、第二 和第三(即附加)旁路开关。控制器210、302根据可测量信号(例如第一、第二、第三)识 别提供电流的输入通道并且基于被识别的输入通道控制旁路开关的模式。特别地，控制器 210、302控制每个旁路开关以当连接到旁路开关的输入通道是所被识别的通道时在闭合模 式下操作。控制器210、302控制每个旁路开关以当连接到旁路开关的输入通道不是被识别 的通道时维持断开模式。如上所述，检测设备100、200、300可以与机动车辆的前灯系统一起使用以识别提 供电流给前灯的输入通道并且在相应的操作模式下操作前灯。图4是在其中检测设备与机 动车辆的前灯系统一起使用的实施例中的如图3所示的检测设备400的电路图，该前灯系 统用于激励前灯的高射束元件或低射束元件。特别地，高射束输入通道HB和低射束输入通 道LB选择性地经由线路选择开关连接到用于提供电流给前灯的功率源。检测设备识别是 高射束输入通道HB还是低射束通道LB在提供电流并且相应地激励前灯的高射束元件或前 灯的低射束元件。高射束电流感测部件(即二极管)连接到高射束输入通道HB并且低射束电流感 测部件(即二极管)连接到低射束输入通道LB。微控制器连接到高射束和低射束电流感测 部件的功率源侧。微控制器经由分压器部件Vl和V2监视在每个电流感测部件的功率源侧 的电压以确定哪个线路在向前灯提供功率。部件R15和R16形成5 1分压器Vl以对高 射束电流感测部件的功率源侧的电压进行分压。部件R25和R26类似地形成5 1分压器 V2以对低射束电流感测部件的功率源侧的电压进行分压。
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高射束旁路开关与高射束电流感测部件(总表示为Ql)并联地连接并且低射束旁 路开关与低射束电流感测部件(总表示为Q2)并联地连接。根据示出的检测设备，Ql和Q2 每一个是P型金属氧化物半导体场效应晶体管(广义地“旁路开关”)，其具有体二极管(广 义地“电流感测部件”)。例如，Ql和Q2可以是可从Fairchild半导体公司获得的FDD6637 35V P沟道功率沟槽MOSFET。当微控制器识别到提供电流的输入通道(即高射束输入通道或低射束输入通道) 时，微控制器经由微控制器输出提供开关控制信号以控制高射束和低射束旁路开关的操作 模式。特别地，当连接到其的输入通道是被识别的通道时每个旁路开关在闭合模式下操作， 并且当连接到所述旁路开关的输入通道不是被识别的通道时每个旁路开关被维持在断开 模式。相应地，当高射束输入通道向前灯提供电流时，高射束旁路开关闭合从而传导电流使 得电流绕过高射束电流感测部件。同样，当低射束输入通道向前灯提供电流时，低射束旁路 开关闭合从而传导电流使得电流绕过低射束电流感测部件。照此，旁路开关减少了由电流 通过电流感测部件所产生的电压降和功率损耗。电路部件D 3、R2、D6、R2和Q5(统称为反相器部件II)连接在微控制器和低射束 旁路开关之间以对开关控制信号进行反相，之后该开关控制信号被低射束旁路开关接收。 电路部件R12、R13、R14和Q3 (广义地“高射束控制开关”)连接在微控制器开关输出和高 射束旁路开关之间并且驱动高射束MOSFET (即旁路开关)的栅极。部件(R12、R13、R14和 Q3)偏移开关控制信号的电压电平以根据确定的操作模式操作高射束旁路开关。电路部件 R22、R23、R24和Q4(广义地“低射束控制开关”)连接在反相器部件Il之间并且驱动低射 束MOSFET (即旁路开关)的栅极。部件(R22、R23、R24和Q4)偏移反相的开关控制信号的 电压电平以根据确定的操作模式操作低射束旁路开关。因此，反相器部件Il和用于高射束 和低射束MOSFET的栅极驱动电路允许单个微控制器输出(经由开关控制信号)同时在相 反的模式下(例如断开模式和闭合模式)操作高射束和低射束旁路开关两者。高射束和低射束MOSFET的栅极驱动电路还通过使得高射束和低射束MOSFET断 开来提供输入反极性保护。高射束和低射束控制开关Q3和Q4每一个是双极结型晶体管 (BJT)。例如，控制开关每一个可以是可从Fairchild半导体公司获得的2N3904 NPN通用 放大器和开关。附加的电压保护通过电流感测二极管和二极管D4和D5来实现。电流感测二极管 通过防止电流在每个输入通道中流向功率源来提供反极性保护。二极管D4(例如广义地 “高射束过电压保护部件”)和D5(广义地“低射束过电压保护部件”)分别连接在高射束和 低射束MOSFET的栅极和漏极之间。特别地，二极管D4和D5每一个是齐纳二极管，其通过 防止相应MOSFET的栅极处的电压超过14V来提供过电压保护。图5是根据本发明实施例的结合图4描述的检测设备500以及与其一起使用的车 辆前灯系统的部分框图和电路图。前灯系统包括电池(例如12伏特)和输入线路选择开 关(未示出)。输入线路开关将高射束输入通道或低射束输入通道连接到电池以提供电流 给前灯508。在示出的实施例中，前灯508由两组发光二极管(LED)组成。第一组LED包括 第一串LED510以及第二组LED包括第二串LED512。要理解，第一和第二组LED可以包括 LED的其他组合，包括未示出的附加LED串。例如，第一组LED可以包括LED串510以及第 二组LED可以包括第一和第二串LED 510、512。另外，要理解，第一和第二组LED不限于以一个或多个串布置的LED。例如，LED可以布置为芯片、打包在封装中的一组芯片、封装芯片 的群组、芯片或封装阵列和/或其他配置。经由分别连接到高射束或低射束输入通道的过滤部件Fl或F2将来自电池的电流 过滤(例如去除噪声、电磁干扰)。然后经由输入通道将电流传递通过检测设备500和附加 的过滤部件Li、C15和C41到达驱动器506。驱动器506调节提供给LED510、512的电流， 并且具体而言，提供恒定电流给LED 510、512。例如，驱动器可以是可从OsramSylvania获 得的恒流LED驱动器(例如A54201B)。来自驱动器506的恒定电流被提供给前灯508的阳 极。如结合图4讨论的，检测设备500识别是高射束输入通道还是低射束输入通道提 供电流给前灯508并且相应地控制LED 510、512。特别地，微控制器具有用于控制第一串 LED510的一个输出和用于控制第二串LED 512的另一个输出。当微控制器识别到低射束输 入通道在给前灯508提供电流，微控制器闭合连接到第一串LED 510的开关并且维持连接 到第二串LED 512的开关断开，以便激励第一组LED 510并且从而在低射束操作模式下操 作前灯508。当微控制器识别到高射束输入通道在给前灯508提供电流，微控制器维持连接 到第一串LED510的开关断开并且闭合连接到第二串LED 512的开关，以便激励第二组LED 512并且从而在高射束操作模式下操作前灯。已经详细描述了本发明，要理解在不脱离随附权利要求限定的本发明范围的情况 下修改和变化是可能的。当介绍本发明的元件或其优选实施例时，冠词“一”、“该”和“所述”意欲是指存在 一个或多个元件。术语“包括”、“包含”和“具有”意欲是包含性的并且意指除了所列元件 之外还可以存在附加元件。鉴于上文，可以看到本发明的若干目的被实现并且获得其他有利结果。因为在不脱离本发明范围的情况下可以在构造、产品和方法方面做出各种修改， 所以上面描述中包含的和附图中示出的所有内容都应该被解释为是说明性的而不是限制 性的。
1权利要求
1. 一种与激励灯的直流功率源一起使用的设备，所述设备包括 第一和第二输入通道，每个输入通道选择性地连接到所述功率源以 提供电流给该灯从而激励所述灯；被连接到所述功率源和灯之间的第二输入通道的电流感测部件，所述电流感测部件根 据由第二输入通道提供的电流产生可测量信号；与电流感测部件并联地被连接到第二输入通道的旁路开关，所述旁路开关具有断开模 式，并且所述旁路开关具有闭合模式以用于旁路电流感测部件并且传导由第二输入通道提 供的电流来激励该灯；以及被连接到电流感测部件和旁路开关的控制器，所述控制器根据可测量信号来识别提供 电流给所述灯的输入通道并且基于被识别的输入通道控制旁路开关的模式，其中当第二输 入通道是被识别的输入通道时控制器在闭合模式下操作旁路开关，并且其中当第一输入通 道是被识别的输入通道时控制器在断开模式下操作旁路开关。
2.权利要求1的设备，还包括第三输入通道，其选择性地被连接到功率源以提供电流给灯从而激励所述灯； 附加电流感测部件，其被连接到功率源和灯之间的第三输入通道，所述附加电流感测 部件根据由第三输入通道提供的电流产生附加可测量信号；以及附加旁路开关，其与附加电流感测部件并联地被连接到第三输入通道，所述附加旁路 开关具有断开模式，并且所述附加旁路开关具有闭合模式以用于旁路附加电流感测部件并 且传导由第三输入通道提供的电流来激励该灯；其中所述控制器被连接到电流感测部件和旁路开关，并且被连接到附加电流感测部件 和附加旁路开关，所述控制器根据可测量信号和附加可测量信号来识别提供电流给所述灯 的输入通道并且基于被识别的输入通道控制每个旁路开关的模式，其中当连接到每个旁路 开关的输入通道是被识别的输入通道时控制器在闭合模式下操作所述旁路开关，并且其中 当连接到每个旁路开关的输入通道不是被识别的输入通道时控制器在断开模式下操作所 述旁路开关。
3.权利要求2的设备，其中第一和第二输入通道互相排他地被连接到功率源以提供电 流给所述灯来激励所述灯，或者其中第一和第二输入通道同时连接到功率源以提供电流给 所述灯来激励所述灯。
4.权利要求2或3的设备，其中该灯包括多个灯元件，以及所述第一输入通道选择性地 被连接到功率源以提供电流给所述灯从而激励所述多个灯元件的第一组，以及所述第二输 入通道选择性地被连接到功率源以提供电流给所述灯从而激励所述多个灯元件的第二组。
5.权利要求2、3或4的设备，还包括第三通道，其选择性地被连接到功率源以提供电流给灯从而激励所述灯，或者被连接 到输出设备以操作所述输出设备；第三电流感测部件，其被连接到功率源和灯之间或功率源和输出设备之间的第三输入 通道，所述第三电流感测部件根据由第三输入通道提供的电流产生第三可测量信号；以及第三旁路开关，其与第三电流感测部件并联地被连接到第三输入通道，所述第三旁路 开关具有断开模式，并且所述旁路开关具有闭合模式以用于旁路第三电流感测部件并且传 导由第三输入通道提供的电流来激励该灯或操作输出设备；其中所述控制器被连接到第一、第二和第三电流感测部件和第一、第二和第三旁路开 关，所述控制器根据第一、第二和第三可测量信号来识别提供电流的输入通道并且基于被 识别的输入通道控制第一、第二和第三旁路开关的模式，其中当连接到每个旁路开关的输 入通道是被识别的通道时控制器控制所述旁路开关在闭合模式下操作，并且其中当连接到 每个旁路开关的输入通道不是被识别的输入通道时控制器控制所述旁路开关以维持断开 模式。
6.权利要求5的设备，其中输出设备包括以下设备中的至少一个风挡刮水器控制设 备、风挡喷洗器设备、以及转向信号设备，并且其中该灯包括至少一个或多个车辆前灯，并 且输出设备是一个或多个用于车辆附件的灯。
7.权利要求2-6中任一项的设备，包括以下至少一个其中第一电流感测部件包括以下类型的电流感测部件的至少一个电阻器、二极管和 变压器；其中第二电流感测部件包括以类型的电流感测部件的至少一个电阻器、二极管和变 压器；其中第一和第二电流感测设备每个包括二极管，用于提供防止电流从所述二极管的阴 极侧流向功率源的反极性保护；其中第一旁路开关是P型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，并且其中第二旁 路开关是P型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)；其中所述灯是车辆前灯系统中的一个或多个高强度放电(HID)灯；以及其中该灯是车辆前灯系统中的一个或多个发光二极管(LED)；其中第一电流感测部件是与所述第一旁路开关关联的本征体二极管，并且其中第二电流感测部件是与所述第二旁路开关关联的本征体二极管。
8.权利要求2-6中任一项的设备，其中第一输入通道是低射束输入通道，其中第二输 入通道是高射束输入通道，其中电流感测部件是低射束电流感测部件，其中附加电流感测 部件是高射束电流感测部件，其中旁路开关是低射束电流感测部件，其中附加旁路开关是 高射束电流感测部件。
9.权利要求8的设备，其中控制器包括第一控制器输入、第二控制器输入和控制器输 出，所述第一控制器输入连接到低射束电流感测部件以接收低射束可测量信号，所述第二 控制器输入连接到高射束电流感测部件以接收高射束可测量信号，所述控制器输出连接到 低射束和高射束旁路开关以提供单个模式控制信号来控制所述旁路开关的模式，并且所述 设备还包括连接在控制器和低射束旁路开关之间的反相部件，所述反相部件对提供给低射 束旁路开关的模式控制信号进行反相。
10.权利要求9的设备，还包括连接在反相器和低射束旁路开关之间的低射束过电压保护部件，用于调节反相的模式 控制信号以经由控制器提供给低射束旁路开关；以及连接在控制器和高射束旁路开关之间的高射束过电压保护部件，用于调节模式控制信 号以经由控制器提供给低射束旁路开关。
全文摘要
一种设备，包括多个输入通道，其选择性地连接到功率源(102)以提供电流给灯。对于每个输入通道，该设备包括连接到输入通道的相应的电流感测部件(202、204)，以及与电流感测部件并联连接的相应旁路开关(206、208)。每个电流感测部件根据由相应输入通道提供的电流产生可测量信号。该设备包括连接到电流感测部件和旁路开关的控制器(302)。控制器根据可测量信号来识别提供电流给灯的输入通道并且基于被识别的输入通道来控制旁路开关。特别地，当相应的输入通道是被识别的通道时控制器在闭合模式下操作每个旁路开关。
文档编号H05B37/02GK102007816SQ200980113632
公开日2011年4月6日 申请日期2009年4月2日 优先权日2008年4月18日
发明者G·P·布沙 申请人:奥斯兰姆施尔凡尼亚公司