DC-DC与线性组合的LED驱动电路的制作方法

本实用新型涉及一种LED驱动技术领域，特别是涉及一种DC-DC与线性组合的LED驱动电路。

背景技术：

随着LED在汽车车灯领域的应用普及，其驱动方式也形式多样，形成多种分类。其中主要有三类：1)电阻式：其效率最低，驱动发热量大，成本最低；2)线性恒流式：效率较低，驱动发热量大，成本适中；3)DC-DC恒流式，效率最高，驱动发热量小，但成本较高。三类方式各有优缺点。

目前主流的LED驱动方法多采用电阻式或者线性恒流式，一般LED采取1～3颗一串，应用分立器件搭建复杂的LED开路保护电路，但电阻式或者线性恒流式的电路出错率高，且在输入电压范围(例如9V～16V)和高低温环境温度下(例如-40℃～85℃)，很难满足当正常工作时输入电流恒大于法规规定的最小工作电流(例如65mA)，或当开路保护启动后输入电流恒小于法规规定的最大故障电流(例如10mA)的要求。加之，系统效率低下以及驱动发热量大，导致车灯热学、结构设计困难，车灯体积被迫增大。

而纯粹采用DC-DC恒流驱动方式，LED通常采用全串联结构，但是受限于DC-DC芯片的耐压，LED串联颗数受限，很难满足配光、造型要求，加之成本压力，故适用范围有限。

故目前主流车辆用LED的驱动方式普遍存在驱动效率低、发热量大、LED开路保护时难满足法规、成本高等棘手问题。在面对一些车灯体积小、成本压力大、LED颗数较多、有LED 开路保护的需求的时候，当前的主流做法往往都束手无策、顾此失彼。因此，亟需一种驱动效率高、驱动发热量小、成本交底、以及简单可靠的LED开路保护电路。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种DC-DC与线性组合的LED驱动电路，用于解决现有LED驱动方式存在的驱动效率低、发热量大、LED 开路保护时难满足法规、成本高等棘手问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种DC-DC与线性组合的LED驱动电路，包括：DC-DC恒压驱动模块、线性控制芯片、一条或多条包含LED灯组的线路、及保护电路；所述DC-DC恒压驱动模块包括：输入端及输出端；所述输入端连接外部电源；所述线性控制芯片包括：电压输入端、检测端、及控制端；所述电压输入端与所述DC-DC恒压驱动模块的输出端连接；各所述线路一端连接所述DC-DC恒压驱动模块的输出端，另一端接地；所述保护电路包括：对应每条所述线路的一检测支路及一控制支路；每条所述检测支路连接在所述检测端及对应所述线路中的一检测点之间，以侦测所述线路的通或断；每条所述控制支路包括：开关单元，设于所述线路中，其开关状态用于控制所述线路的通或断；所述开关单元具有连接至所述控制端的一信号端，用于根据输入信号控制所述开关单元的开关状态。

于本实用新型的一实施例中，所述检测支路包括：第一二极管、及第一电阻；所述第一二极管的正极连接所述线性控制芯片的检测端；所述第一二极管的负极分别连接与其对应所述线路中LED灯组的一端、所述第一电阻一端、及所述控制支路中开关单元一端；所述第一电阻另一端接地。

于本实用新型的一实施例中，所述开关单元包括：开关元件、第二电阻、及第三电阻；所述开关元件的第一端分别连接与其对应所述线路中LED灯组的一端、所述第一二极管的负极、及所述第一电阻一端；所述开关元件的第二端连接所述第二电阻一端；所述第二电阻另一端连接所述线性控制芯片的控制端；所述开关元件的第三端连接所述第三电阻一端；所述第三电阻另一端接地；所述开关元件的第二端用于控制其第一端和第三端的通断。

于本实用新型的一实施例中，所述开关元件为NPN三极管，或MOS管，或模拟开关。

于本实用新型的一实施例中，还包括与所述DC-DC恒压驱动模块连接的滤波电路；所述滤波电路包括：第二二极管、电感、第一电容、及第二电容；所述第二二极管的正极接入外部电压；所述第二二极管负极分别与所述电感一端、及所述第一电容一端连接；所述电感另一端分别与所述DC-DC恒压驱动模块的输入端、及所述第二电容一端连接；所述第一电容另一端、所述第二电容另一端、及所述DC-DC恒压驱动模块的接地端分别接地。

于本实用新型的一实施例中，还包括与所述线性控制芯片连接的第四电阻；所述第四电阻一端连接所述线性控制芯片的使能端；所述第四电阻另一端接地；通过设置所述第四电阻的不同阻值以令所述线性控制芯片的检测端及控制端生效或失效。

于本实用新型的一实施例中，还包括与所述线性控制芯片连接的第五电阻、及第六电阻；所述第五电阻一端连接所述线性控制芯片的基准电压输出端；所述第五电阻另一端分别连接所述第六电阻一端、及所述线性控制芯片的调整端；所述第六电阻另一端接地；所述调整端用于调整所述基准电压输出端输出的基准电压。

于本实用新型的一实施例中，所述开关单元包括：开关元件、第二电阻、及第三电阻；所述开关元件的第三端连接所述第三电阻一端；所述第三电阻另一端接地；所述线性控制芯片还包括电压调整输出端，以输出经所述调整端调整后的基准电压；所述电压调整输出端分别连接任意一所述线路中所述开关元件的第三端、及所述第三电阻一端，以使各所述线路及与其连接的所述控制支路上的输入电流更加稳定。

于本实用新型的一实施例中，任意一或多个所述LED灯组替换为电阻，以作为补偿电路用于保证正常工作时输入电流恒大于法规规定的最小工作电流。

于本实用新型的一实施例中，所述LED灯组为一或多个LED光源串联。

如上所述，本实用新型提供的DC-DC与线性组合的LED驱动电路。达到了以下有益效果：

提高了LED驱动效率、降低系统成本，同时满足了法规要求，并简单可靠的满足了LED 开路保护需求。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的一种DC-DC与线性组合的LED驱动电路的模块示意图；

图2为本实用新型实施例中的一种DC-DC与线性组合的LED驱动电路的电路示意图；

元件标号说明

110 DC-DC恒压驱动模块

120 线性控制芯片

130 线路

131 LED灯组

140 保护电路

141 检测支路

142 控制支路

143 开关单元

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，展示本实用新型实施例中的一种DC-DC与线性组合的LED驱动电路的模块示意图，所述DC-DC与线性组合的LED驱动电路包括：DC-DC恒压驱动模块110、线性控制芯片120、一条或多条包含LED灯组131的线路130、及保护电路140。

于本实用新型的一实施例中，所述DC-DC恒压驱动模块110包括：输入端及输出端；所述输入端连接外部电源。

于本实用新型的一实施例中，所述外部电源可以是蓄电池，所述外部电源通常电压优选为9-16V。

于本实用新型的一实施例中，所述DC-DC恒压驱动模块可以由9V-16V降到一个更小的恒定电压，从而提高系统效率。

于本实用新型的一实施例中，所述DC-DC恒压驱动模块110的DC-DC恒压驱方式与常用的DC-DC恒流驱动方式的区别在于：所述DC-DC恒流驱动方式中LED需采用全串联结构，受限于DC-DC芯片的耐压，LED串联颗数会受到限制，很难满足配光以及结构设计要求；而DC-DC恒压驱方式可以使多路LED灯组并联结构，LED颗数总数不会受到限制，能够满足配光及结构设计的要求，同时也不需增加额外DC-DC芯片，降低成本。

于本实用新型的一实施例中，所述线性控制芯片120包括：电压输入端A、检测端B、及控制端C；所述电压输入端A与所述DC-DC恒压驱动模块的输出端连接。

于本实用新型的一实施例中，所述线性控制芯片120为八端可调线性LED驱动控制芯片。

于本实用新型的一实施例中，各所述线路130一端连接所述DC-DC恒压驱动模块的输出端，另一端接地。

于本实用新型的一实施例中，各所述线路130包含LED灯组131，具体来说，所述LED 灯组131一端连接所述DC-DC恒压驱动模块110的输出端，另一端接地。

于本实用新型的一实施例中，任意一或多个所述LED灯组131替换为电阻，以作为补偿电路用于保证正常工作时输入电流恒大于法规规定的最小工作电流。

举例来说，通常LED驱动电路在输入电压范围(例如9V～16V)和高低温环境温度下(例如-40℃～85℃)，在正常工作时需要满足输入电流恒大于法规规定的最小工作电流(例如 65mA)。

于本实用新型的一实施例中，因为本实用新型驱动电路并联多路LED灯组131，因此输入电流可能会出现无法满足法规规定的最小工作电流，而本实用新型于一实施例中将若干 LED灯组131替换为电阻，作为补偿电路，以增加本实用新型驱动电路总的输入电流。

因本实用新型所述LED驱动电路并联多路LED灯组131，导致各路所述LED灯组131 在正常工作时可能无法满足恒大于法规规定的最小工作电流，故适当选择任意一路或多路 LED灯组131替换为电阻，以补偿其他路LED灯组的输出电流，从而保证本实用新型所述 LED驱动电路中各LED灯组在正常工作时能够满足输入电流恒大于法规规定的最小工作电流。

于本实用新型的一实施例中，所述LED灯组131为一或多个LED光源串联。

于本发明的一实施例中，因受限于DC-DC恒压驱动模块110的耐压能力，每条所述线路 130的LED灯组131中LED光源数量限制于1-4个，为保证整体驱动电路的稳定性，本发明优选所述LED灯组131串联两个LED光源。但所述LED灯组串联LED光源的个数并不限于本发明实施例中所述的两个，还可是多个。

于本实用新型的一实施例中，所述保护电路140包括：对应每条所述线路的一检测支路 141及一控制支路142。

于本实用新型的一实施例中，所述保护电路140主要连接各所述线路130与所述线性控制芯片120的检测端B、及控制端C。所述检测支路141用于检测各所述线路130是否发生开路情况，所述控制支路142用于在检测到该所述线路130发生开路情况时进行断开，以对该所述线路130进行保护。

于本实用新型的一实施例中，每条所述检测支路142连接在所述检测端B及对应所述线路130中的一检测点之间，以侦测所述线路130的通或断。

于本实用新型的一实施例中，所述检测支路141可设置检测元件来检测，如二极管。举例来说，当一路所述线路130的LED灯组131发生开路情况，所述检测支路141形成回路，所述二极管正极呈现低电平，所述线性控制芯片120的检测端B接收到低电平，以此判断出某一路所述线路130的LED灯组131发生开路情况。

于本实用新型的一实施例中，每条所述控制支路142包括：开关单元143，设于所述线路130中，其开关状态用于控制所述线路130的通或断；所述开关单元143具有连接至所述控制端C的一信号端b，用于根据输入信号控制所述开关单元的开关状态。

于本实用新型的一实施例中，所述控制支路142在所述LED灯组131正常时是连通的，当所述线性控制芯片120的检测端B接收到低电平时，所述线性控制芯片120的控制端C会发送断开指令至所述开关单元的信号端b，以控制所述开关单元143断开，从而使各所述控制支路142断开与所述LED灯组131的连接，即断开各所述线路130，从而保护各所述线路 130及其包含的LED灯组131。

如图2所示，展示为本实用新型实施例中的一种DC-DC与线性组合的LED驱动电路的电路示意图。图中展示为连接多路包含LED灯组的线路，以通过在电路示意图中的展示进一步对本实用新型实施例进行详细说明。

于本实用新型的一实施例中，所述的一种DC-DC与线性组合的LED驱动电路，包括： DC-DC恒压驱动模块、线性控制芯片、一条或多条包含LED灯组的线路、及保护电路；所述DC-DC恒压驱动模块包括：输入端及输出端；所述输入端连接外部电源。

于本实用新型的一实施例中，图2中所述DC-DC恒压驱动模块对应图1中DC-DC恒压驱动模块110，图2中所述线性控制芯片U1对应图1中线性控制芯片120，图2中所述一条或多条包含LED灯组的线路对应图1中一条或多条包含由LED灯组的线路130，其中，图2 中LED1与LED2组成对应图1中LED灯组131，图2中所述保护电路对应图1中保护电路 140。

于本实用新型的一实施例中，所述线性控制芯片U1包括：电压输入端VCC、检测端VF、及控制端OUT；所述电压输入端VCC与所述DC-DC恒压驱动模块的输出端连接。

于本实用新型的一实施例中，图2中所述电压输入端VCC对应图1中线性控制芯片120 的电压输入端A，图2中所述检测端VF对应图1中线性控制芯片120的检测端B，图2中所述控制端OUT对应图1中线性控制芯片120的控制端C。所述线性控制芯片U1的电压输入端VCC与所述DC-DC恒压驱动模块的输出端连接。

于本实用新型的一实施例中，所述线性控制芯片U1优选为AL5814芯片或NCV7692芯片。

举例来说，所述AL5814芯片为8端可调线性LED驱动控制器，适用于4.5V至60V的宽输入电压范围，与传统的线性LED驱动器相比，采用外部LED驱动电源设备，其内部功耗最小。这使其成为中到高电流LED电路的理想选择。AL5814具有高达15mA的内部输出驱动能力，可用于驱动外部双极晶体管或MOSFET，它还能够驱动具多个LED通道，为LED 灯提供可调光和可调节的驱动电流，效率达到80％以上。

于本实用新型的一实施例中，所述检测支路包括：第一二极管D1、及第一电阻R1；所述第一二极管D1的正极连接所述线性控制芯片U1的检测端VF；所述第一二极管D1的负极分别连接与其对应所述线路中LED灯组的一端、所述第一电阻R1一端、及所述控制支路中开关单元一端；所述第一电阻R1另一端接地。

于本实用新型的一实施例中，所述检测支路中的检测元件选取二极管。举例来说，在LED 灯组正常连通时，所述LED灯组接收所述DC-DC恒压驱动模块输出的电压，然后流经LED 灯组，输出至所述控制支路开关单元一端。此时，第一二极管D1负极为高电平。当所述LED 灯组发生开路时，所述第一二极管D1、第一电阻R1、及检测端VF形成回路，所述第一二极管D1正极为低电平并传输至检测端VF，以检测到所述LED灯组发生开路。

于本实用新型的一实施例中，所述开关单元包括：开关元件TR1、第二电阻R2、及第三电阻R3；所述开关元件TR1的第一端分别连接与其对应所述线路中LED灯组的一端、所述第一二极管D1的负极、及所述第一电阻R1一端；所述开关元件TR1的第二端连接所述第二电阻R2一端；所述第二电阻R2另一端连接所述线性控制芯片U1的控制端OUT；所述开关元件TR1的第三端连接所述第三电阻R3一端；所述第三电阻R3另一端接地；所述开关元件TR1的第二端用于控制其第一端和第三端的通断。

于本实用新型的一实施例中，当所述线性控制芯片U1的检测端VF检测到开路信号时，所述线性控制芯片U1的控制端OUT则输出一断开指令至各线路的开关元件TR1的第二端，在接收到断开指令后使所述开关元件TR1的第一端和第三端断开，以实现与LED灯组的断开，使所有LED灯组熄灭，从而对所有LED灯组进行保护。举例来说，所述控制端OUT设置为低电平，以关闭开关元件TR1。

于本实用新型的一实施例中，所述开关元件TR1为NPN三极管，或MOS管，或模拟开关。

于本实用新型的一实施例中，上述开关元件TR1为常见三端开关元件。

举例来说，若所述开关元件TR1为NPN三极管，则所述NPN三极管的集电极分别连接与其对应所述线路中LED灯组的一端；所述NPN三极管的基极连接所述第二电阻R2一端；所述NPN三极管的发射极连接所述第三电阻R3一端。

于本实用新型的一实施例中，还包括与所述线性控制芯片U1连接的第四电阻R4；所述第四电阻R4一端连接所述线性控制芯片U1的使能端SF；所述第四电阻R4另一端接地；通过设置所述第四电阻R4的不同阻值以令所述线性控制芯片U1的检测端VF及控制端OUT 生效或失效。

于本实用新型的一实施例中,通过设置所述第四电阻R4以配合使用使能端SF，其目的还在于可以打开或关闭所述保护电路，以增强其灵活性与适应性。

于本实用新型的一实施例中，还包括与所述线性控制芯片U1连接的第五电阻R5、及第六电阻R6；所述第五电阻R5一端连接所述线性控制芯片U1的基准电压输出端REF；所述第五电阻R5另一端分别连接所述第六电阻一端R6、及所述线性控制芯片U1的调整端VSET；所述第六电阻R6另一端接地；所述调整端VSET用于调整所述基准电压输出端REF输出的基准电压。

于本实用新型的一实施例中，所述线性控制芯片U1的基准电压输出端REF用于输出一基准电压，通过第五电阻R5、及第六电阻R6的不同阻值比例的设置，可以实现对基准电压分压，并且更加稳定。

进一步地，所述线性控制芯片U1还包括电压调整输出端FB；所述电压调整输出端FB 分别连接任意一所述线路中所述开关元件TR1的第三端、及所述第三电阻R3一端，以使各所述线路及与其连接的所述控制支路上的输入电流更加稳定。

于本实用新型的一实施例中，所述电压调整输出端FB连接所述第三电阻R3，可以精确设定连接所述开关元件TR1一路的电流。

于本实用新型的一实施例中，所述线性控制芯片U1的基准电压输出端REF、调整端 VSET、及电压调整输出端FB相互配合完成。由所述基准电压输出端REF输出的基准电压，通过设置第五电阻R5、及第六电阻R6的阻值比例以使所述调整端VSET实现调整，所述电压调整输出端FB输出经所述调整端VSET调整后的基准电压至所述第三电阻R3，以使各所述包含LED灯组的线路及与其连接的所述控制支路上的电流更稳定。

于本实用新型的一实施例中，在本实用新型所述LED驱动电路的开路保护启动时，检测端VF检测到开路信号，反馈到控制端OUT，控制端OUT则输出一断开指令至各线路的开关元件TR1的第二端，在接收到断开指令后使各所述开关元件TR1的第一端和第三端断开，以实现所有LED灯组熄灭，使得输入电流恒小于一定电流值，如恒小于法规规定的最大电流 10mA。

一般来说，在一定输入电压范围以及一定高低温环境温度条件下，当驱动电路在正常工作时需要输入电流满足恒大于法规规定的最小电流，或当驱动电路的开路保护启动时需要输入电流满足恒小于法规规定的最大电流。

举例来说，输入电压范围为9V～16V，高低温环境温度为-40℃～85℃时，当驱动电路在正常工作时需要输入电流满足恒大于法规规定的最小电流为65mA，或当驱动电路的开路保护启动时需要输入电流满足恒小于法规规定的最大输入电流为10mA。

本实用新型于一实施例中，结合上述任意一或多个所述LED灯组替换为电阻，以作为补偿电路用于保证正常工作时输入电流恒大于法规规定的最小工作电流。同时，当发生开路时，能够使各路的输入电流十分稳定且小于一定电流值。故本实用新型于一实施例中，在一定输入电压范围以及一定高低温环境温度条件下，本实用新型能够满足当驱动电路在正常工作时输入电流恒大于法规规定的最小电流的要求，或当驱动电路的开路保护启动时输入电流满足恒小于法规规定的最大电流的要求。

于本实用新型的一实施例中，还包括与所述DC-DC恒压驱动模块连接的滤波电路；所述滤波电路包括：第二二极管D2、电感L1、第一电容C1、及第二电容C2；所述第二二极管 D2的正极接入外部电压；所述第二二极管D2负极分别与所述电感L1一端、及所述第一电容C1一端连接；所述电感L1另一端分别与所述DC-DC恒压驱动模块的输入端、及所述第二电容C2一端连接；所述第一电容C1另一端、所述第二电容C2另一端、及所述DC-DC恒压驱动模块的接地端分别接地。

于本实用新型的一实施例中，所述第二二极管D2主要起反接保护作用，当供电端正负极反接时，能够有效保护后端电路。

于本实用新型的一实施例中，所述第一电容C1、及第二电容C2、及电感L1具有滤波作用，主要为了有效抑制电路的电磁干扰。

于本实用新型的一实施例中，所述DC-DC恒压驱动模块可以由9V-16V降到一个更小的恒定电压，从而提高系统效率。

在满足本实用新型并联多路LED灯组的输入电压稳定性的基础上，对于该电路的系统效率将会得到大幅提升。

举例来说，汽车蓄电池的电压降到恒定的6V左右，供电给后端多路LED灯串和线性控制芯片，LED灯串选择2颗一串，单颗压降2V，LED灯串上总分压4V，后端线性控制芯片分压2V。这样后端系统效率达到67％(4/6)，前端DC-DC效率普遍在90％以上，所以总系统效率高达60％以上。

如果采用车灯主流做法—纯粹线性恒流式或电阻式驱动，在蓄电池电压达到16V时，系统效率只有25％。如果纯粹采用DC-DC恒流式驱动，系统效率在80％左右，但是系统成本则较本实用新型有很大程度的增长。因此本实用新型提供的DC-DC与线性组合的LED驱动电路具有显著的进步。

综上所述，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。