具有故障保护功能的LED大光灯控制电路的制作方法

本实用新型涉及具有故障保护功能的LED大光灯控制电路。

背景技术：

当前，LED光源在汽车照明上的使用正在快速增长，众多汽车厂商均已推出了配备全LED大光灯的车型。但LED光源的特性对驱动控制器提出了越来越高的要求，包括多路恒流控制、过流/短路保护、过压保护、过温保护等。此外，灯光对汽车的行驶安全也是十分重要，如前照大灯、日间行车灯、转向灯、刹车灯等，其对汽车的行驶安全不可或缺，这就要求汽车大灯要尽可能保证其可用性。另外，随着LED光源开始广泛应用于普通低价车型，汽车厂商对于LED光源的成本也愈加重视。然而，现有技术中，低成本的汽车大灯无法具备全面保护功能，具备全面保护功能的则成本高昂，此外在发生例如过温、过压、短路等情况时，现有控制电路会自动关闭大灯，导致安全性的降低。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种能够对LED大光灯进行准确控制、具有故障保护功能、使用安全性好的LED大光灯控制电路。

根据本实用新型一实施例的一种具有故障保护功能的LED大光灯控制电路，LED大光灯包括彼此并联的多路LED灯串，多路LED灯串的正极通过第一限流电阻与输入电压相连，其中，LED大光灯控制电路包括参考电压电路、过压保护电路以及分别与多路LED灯串一一对应的多路恒流电路；参考电压电路的输入端用于连接输入电压，参考电压电路的输出端分别与多路恒流电路的输入端连接，用于向多路恒流电路提供参考电压；每一路恒流电路包括第一开关管、采样电阻、反馈电阻和运算放大器；第一开关管的第一导通端与相对应的LED灯串的负极相连，第一开关管的第二导通端与采样电阻的一端相连，采样电阻的另一端接地；运算放大器的同相输入端与参考电压电路的输出端连接，运算放大器的反相输入端与反馈电阻的一端连接，反馈电阻的另一端连接于第一开关管的第二导通端与采样电阻的一端的共接点，运算放大器的输出端与第一开关管的控制端相连；过压保护电路包括输入电压检测电路和参考电压调节电路；输入电压检测电路的输入端用于连接输入电压，电压检测电路的输出端与参考电压调节电路的输入端连接，输入电压检测电路用于在检测到输入电压超过预定的电压阈值时向参考电压调节电路发送电压调节信号；参考电压调节电路与参考电压电路连接，参考电压调节电路用于在接收到电压调节信号时降低参考电压电路输出的参考电压。

可选地，LED大光灯控制电路包括过温保护电路，过温保护电路包括第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管、第五场效应管、NPN三极管、第一反相器和第二反相器；第一场效应管、第二场效应管和第三场效应管的栅极均连接于偏置电压Vbias，所述第一场效应管的漏极分别与第二场效应管的漏极和第三场效应管的漏极连接，第一场效应管的漏极、第二场效应管的漏极以及第三场效应管的漏极的共接点通过第三限流电阻连接输入电压；第四场效应管的漏极与第二场效应管的源极连接，第四场效应管的源极与第一场效应管的源极相连，第四场效应管的栅极与第一反相器的输出端连接；第五场效应管的栅极分别连接于第一场效应管的源极与第四场效应管的源极的共接点以及NPN三极管的集电极，第五场效应管的漏极分别连接于第三场效应管的源极和第一反相器的输入端，第五场效应管的源极接地；NPN三极管的基极与一基准电压Vref连接，NPN三极管的发射极接地；第二反相器的输入端与第一反相器的输出端连接，第二反相器的输出端与电压检测电路的输出端连接。

本实用新型至少达到以下的有益效果之一：

1、本实用新型实施例的LED大光灯控制电路具有多路恒流电路，可以并联多组LED灯串，每组LED灯串可以选择不同的功率或颜色，实现大功率或多功能的LED发光；此外当某一组LED灯串发生断路等情况时，不会影响其余的LED灯串，仍能保证基本的发光，保证了行车安全性；

2、每组LED灯串都有独立的恒流电路，可以针对每路LED灯串进行独立控制，互不干扰，提高了通用性、稳定性以及控制的精确性；此外当一路恒流电路发生故障时，不会影响对另一路LED灯串的控制，保证了灯光的稳定性，提高了行车安全；

3、本实用新型实施例的LED大光灯控制电路在发生过压过温情况时，通过降低参考电压输出值的方式降低电流而非直接关断电路，从而既能保护电路不会因过温过压损坏，但又不会因为关闭灯光而导致意外；

4、本实用新型实施例的LED大光灯控制电路的过温电路具备了滞回保护功能，使得该电路在过温发生后，需降温至较低的温度才能恢复正常，故避免了在过温时电路在临界温度附近的震荡，提高了电路稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本实用新型一实施例的具有故障保护功能的LED大光灯控制电路的电路原理图。

图2示出了根据本实用新型另一实施例的具有故障保护功能的LED大光灯控制电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做出进一步说明。

图1示出了根据本实用新型一实施例的具有故障保护功能的LED大光灯控制电路的电路原理图。请参阅图1。LED大光灯包括彼此并联的多路LED灯串，该多路LED灯串的正极通过第一限流电阻RIN与输入电压Vin相连。在图中的示例中，示出了两路LED灯串11、12，每路LED灯串由3个LED串联而成，但不限于此，可以根据实际需要增加或减少LED灯串的数量以提供更大的发光功率或更多的灯组，也可以调整每路LED灯串中LED的数量。

根据本实用新型一实施例的具有故障保护功能的LED大光灯控制电路，包括参考电压电路3、过压保护电路以及分别与所述多路LED灯串一一对应的多路恒流电路。在图1的示例中，LED大光灯控制电路具有分别与两路LED灯串11、12一一对应的两路恒流电路21、22。

参考电压电路3的输入端用于连接输入电压Vin，参考电压电路3的输出端分别与多路恒流电路的输入端连接，用于向多路恒流电路提供参考电压V1。在本实施例中，参考电压电路3包括依次串联的第一分压电阻R41、第二分压电阻R42和第三分压电阻R43。第一分压电阻R41的一端用于连接输入电压Vin，第二分压电阻R42和第三分压电阻R43的共接点构成参考电压电路3的输出端。第三分压电阻R43的一端与第二分压电阻R42连接，第三分压电阻R43的另一端接地。

在本实施例中，输入电压Vin经过防反接及滤波电路6的处理后被输出到参考电压电路3。防反接及滤波电路6包括防反二极管D9及三个并联的滤波电容C91、C92和C93。

每一路恒流电路包括第一开关管、采样电阻、反馈电阻和运算放大器。以第一路恒流电路21为例，第一开关管Q1的第一导通端与相对应的LED灯串11的负极相连，第一开关管Q1的第二导通端与采样电阻R11的一端相连，采样电阻R11的另一端接地。运算放大器U1的电源端通过电阻R3连接到输入电压Vin，从而获得运算放大器的工作电流。运算放大器U1的同相输入端与参考电压电路3的输出端连接，运算放大器U1的反相输入端与反馈电阻R13的一端连接，反馈电阻R13的另一端连接于第一开关管Q1的第二导通端与采样电阻R11的一端的共接点。进一步地，电容C11并联于反馈电阻R13和采样电阻R11组成的串联支路，以对输入到运算放大器U1的反相端的电压信号进行滤波。第二路恒流电路22的电路结构与第一路恒流电路21的电路结构相同，在此不再赘述。

第一开关管Q1、 Q2可以采用NMOS管或功率三极管，当其工作于线性区时，可作为一个动态可调的电阻从而控制输出。当LED灯串中流过的电流变小时，采样电阻R11、R21上的电压变小，运算放大器U1、U2的反相输入端输入变小，则运算放大器U1、U2使得第一开关管Q1、Q2的动态电阻变小，从而可以增大LED灯串上的电压和电流。反之，当LED灯串中流过的电流偏大时，采样电阻R11、R21上的电压偏大，运算放大器U1、U2的反相输入端输入变大，则运算放大器U1、U2使得第一开关管Q1、Q2的动态电阻增大，从而可以减小LED灯串上的电压和电流。因此，通过上述恒流电路，可以使LED灯串中通过的电流保持恒定，并可以实现对LED灯串的过流和短路保护。参考电压V1的大小决定了相应LED灯串的电流大小，第一路LED灯串11中流过的电流大小为Iled1=V1/R11，第一路LED灯串12中流过的电流大小为Iled2=V1/R21，如果有更多的LED灯串，则以此类推。调节采样电阻的阻值大小即可控制所需的恒流大小。

过压保护电路包括输入电压检测电路41和参考电压调节电路42。输入电压检测电路41的输入端用于连接输入电压Vin，电压检测电路41的输出端与参考电压调节电路42的输入端连接，输入电压检测电路41用于在检测到输入电压Vin超过预定的电压阈值时向参考电压调节电路42发送电压调节信号。参考电压调节电路42的输出端与参考电压电路3连接，参考电压调节电路42用于在接收到电压调节信号时降低参考电压电路3输出的参考电压V1。

在本实施例中，参考电压调节电路42包括第二限流电阻R51和第二开关管Q5。第二限流电阻R51的一端连接于第二分压电阻R42和第三分压电阻R43的共接点，第二限流电阻R42的另一端与第二开关管Q5的漏极相连，第二开关管Q5的源极接地，第二开关管Q5的栅极与输入电压检测电路31的输出端连接。输入电压检测电路41包括依次串联的第四分压电阻R61、第五分压电阻R62和二极管D6。第四分压电阻R61的一端用于连接输入电压Vin，第四分压电阻R61和第五分压电阻R62的共接点构成电压检测电路41的输出端；二极管D6的正极与第五分压电阻R62连接，二极管D6的负极接地。二极管D6能够对第二开关管Q5起到温度补偿的作用。

当输入电压Vin在正常范围时，第五分压电阻R62上的分压不足以使第二开关管Q5导通，当输入电压Vin发生过压（即输入电压Vin超过预定的电压阈值）时，第五分压电阻R62上的电压会增大，从而使得第二开关管Q5导通，于是，第二限流电阻R51与第三分压电阻R43形成并联，从而降低了参考电压输出电路3的输出电压V1，进而降低了运算放大器U1、U2的同相输入端的电压以及LED灯串中的电流，达到保护的作用。

在本实施例中，第二开关管Q5为NMOS管；NMOS管的栅极、漏极和源极分别构成第二开关管的控制端、第一导通端和第二导通端。类似地，当第一开关管Q1、 Q2为NMOS管时，NMOS管的栅极、漏极和源极分别构成第一开关管的控制端、第一导通端和第二导通端。

可选地，根据本实用新型一实施例的LED大光灯控制电路还包括过温保护电路5，过温保护电路5包括第一场效应管Q71、第二场效应管Q72、第三场效应管Q73、第四场效应管Q74、第五场效应管Q75、NPN三极管Q76、第一反相器U71和第二反相器U72。

第一场效应管Q71、第二场效应管Q72和第三场效应管Q73的栅极均连接于偏置电压Vbias，第一场效应管Q71的漏极分别与第二场效应管Q72的漏极和第三场效应管Q73的漏极连接，第一场效应管Q71的漏极、第二场效应管Q72的漏极以及第三场效应管Q73的漏极的共接点通过第三限流电阻R7连接输入电压Vin；第四场效应管Q74的漏极与第二场效应管Q72的源极连接，第四场效应管Q74的源极与第一场效应管Q71的源极相连，第四场效应管Q74的栅极与第一反相器U71的输出端连接；第五场效应管Q75的栅极分别连接于第一场效应管Q71的源极与第四场效应管Q74的源极的共接点以及NPN三极管Q76的集电极，第五场效应管Q75的漏极分别连接于第三场效应管Q73的源极和第一反相器U71的输入端，第五场效应管Q75的源极接地。

NPN三极管Q76的基极与一基准电压Vref连接，NPN三极管Q76的发射极接地。第二反相器U72的输入端与第一反相器U71的输出端连接，第二反相器U71的输出端与电压检测电路41的输出端连接。

偏置电压Vbias能够为第一场效应管Q71、第二场效应管Q72和第三场效应管Q73提供恒定的偏置电压，以产生恒定的偏置电流。基准电压Vref优选地可采用带隙基准电压输出电路的输出电压，该电压值不随电源的电压和温度变化。

在本实施例中，第一场效应管Q71、第二场效应管Q72、第三场效应管Q73、第四场效应管Q74和第五场效应管Q75均为NMOS管。可选地，过温保护电路还包括滤波电容C7，滤波电容C7的一端分别连接于第五场效应管Q75的漏极和第一反相器U71的输入端，滤波电容C7的另一端与第五场效应管Q75的源极连接。

常温下，由于基准电压Vref小于NPN三极管Q76的导通电压，所以NPN三极管Q76截止，流过第一场效应管Q71和第二场效应管Q72的电流为零，A点的电位为高电平。此时第五场效应管Q75导通，导致B点的电位为低电平，经过第一反相器U71、第二反相器U72后输出低电平，故第二开关管Q5断开，电路处于正常工作状态。此时C点电压为高电平， 第四场效应管Q74导通。基准电压Vref可以保证在相当大的温度范围内流过第一场效应管Q71和第二场效应管Q72的电路为零，减小电路功耗。由于NPN三极管Q76的Vbe具有负的温度系数，所以NPN三极管Q76的导通电压随温度的升高而不断降低。随着温度的升高，当Vref大于NPN三极管Q76的导通电压时，NPN三极管Q76导通。当温度继续上升，NPN三极管Q76的集电极电流将逐渐增大。当温度升高到热关断阈值点Th时，NPN三极管Q76的集电极电流增大到第一场效应管Q71和第二场效应管Q72的电流和。如果温度继续上升，A点的电位将急剧下降，使得第五场效应管Q75关断，使B点到达高电位，经过两个反相器输出高电平，从而触发第二开关管Q5的导通，实现过温保护。此时，C点电位为低电平，第四场效应管Q74截止，流过NPN三极管Q76的电流只有第一场效应管Q71上的电流。此时，只有当温度下降到比TH更低的迟滞点TL时，才能使流过NPN三极管Q76的电流等于第一场效应管Q71上的电流，实现了电路的温度迟滞特性。

作为降低成本的方案，图2示出了根据本实用新型另一实施例的具有故障保护功能的LED大光灯控制电路的电路原理图。该另一实施例与前述实施例的主要区别在于提供了一种简单实用的偏置电压Vbias和基准电压Vref的产生电路。在该另一实施例中，LED大光灯控制电路包括依次串联的第六分压电阻R81、第七分压电阻R82、第八分压电阻R83、第九分压电阻R84、第十分压电阻R85和第十一分压电阻R86。第六分压电阻R81与第七分压电阻R82分别具有相反的电阻温度系数，第八分压电阻R83与第九分压电阻R84分别具有相反的电阻温度系数，第十分压电阻R85与第十一分压电阻R86分别具有相反的电阻温度系数，由于两个温度系数相反的电阻之和随温度变化被抑制，通过抑制电阻随温度的变化，因此可以抑制偏置电压和基准电压随温度的变化。以R81与R82为例，R81=R0*(1+α*ΔT)，R82=R0*(1+β*ΔT)，其中R0为温度T0下电阻R81、R82的阻值，α、β分别为电阻R81、R82的电阻温度系数，ΔT为偏离温度T0的大小，若R81、R82的电阻温度系数相反，即α+β等于或约等于0，则R81与R82的阻值之和随温度的变化被抑制。

第六分压电阻R81的一端用于连接输入电压Vin，第七分压电阻R82和第八分压电阻R83的共接点的电压构成偏置电压Vbias，第九分压电阻R84和第十分压电阻R85的共接点的电压构成基准电压Vref，第十一分压电阻R86的一端与第十分压电阻R85连接，第十一分压电阻R86的另一端接地。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。