一种Buck电路及光源驱动电路的制作方法

一种buck电路及光源驱动电路
技术领域
1.本实用新型涉及汽车供电技术领域，具体涉及一种buck电路及光源驱动电路。


背景技术：

2.汽车中有许多光源，光源一般是多路并联并采用一电源进行供电，如图1所示，其为一种光源驱动电路，包括一输入电源以及若干个并联的光源支路，各个光源支路包括由若干个光源串联组成的光源组以及一驱动器，但是，研究表明，目前的光源在发光时，光源的亮度约有20％冗余，终端客户很少使用到冗余部分，导致成本浪费，因此，为了节省成本，一般是去掉某一光源支路上的光源数量，但是，当其中一个光源支路的光源数量减少时，其所需的电压减少，而其他光源所需的电压不变，因此，在采用同一输入电源供电时，需要减少此光源支路上的电压，目前一般采用两种方式，一种是修改驱动的输出，此方案需要重新设计驱动器，周期长，且成本高，另一种是利用电阻进行分压，但是由于单路光源功率达到800w，因此串联电阻方式会导致发热量过大，且体积过大。
3.因此，目前的输入电源降压方式的效果较差，不能较好的实现输入电源的降压。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服上述技术不足，提供一种buck电路及光源驱动电路，解决现有技术中电动汽车的光源驱动电路在减少某一支路的光源数量时，不能较好的实现该支路的输入电源的降压的技术问题。
5.为达到上述技术目的，本实用新型采取了以下技术方案：
6.第一方面，本实用新型提供一种buck电路，包括输入滤波模块、输入采样模块、降压控制芯片、降压变换模块、电压反馈模块、电流反馈模块以及输出滤波模块，
7.由所述输入滤波模块对输入的电压进行滤波处理后输出第一电压至所述输入采样模块以及降压变换模块，所述输入采样模块对所述第一电压进行采样后输出第一采样信号至所述降压控制芯片，所述降压控制芯片根据所述第一采样信号输出第一控制信号至所述降压变换模块，以使所述降压变换模块根据所述控制信号，将第一电压转换为第二电压后输出至所述电压反馈模块以及输出滤波模块，并输出电流至电流反馈模块，所述降压控制芯片根据所述电压反馈模块以及电流反馈模块输出的采样电压和采样电流控制所述降压变换模块动作，以使降压变换模块调整所述第二电压的大小，所述输出滤波模块对所述第二电压进行滤波处理后输出。
8.优选的，所述的buck电路中，所述降压变换模块包括第一mos管、第二mos管和第一电感，所述第一mos管的栅极连接所述降压控制芯片的ho端，所述第二mos管的栅极连接所述降压控制芯片的lo端，所述第一mos管的漏极连接输入滤波模块，所述第二mos管的源极接地，所述第一mos管的源极以及第二mos管的栅极连接第一电感的一端、降压控制芯片的sw端以及电流反馈模块，所述第一电感的另一端连接输出滤波模块以及电压反馈模块。
9.优选的，所述的buck电路中，所述输入采样模块包括第一电阻、第二电阻、第三电
阻和第一电容，所述第一电阻的一端和第三电阻的一端均连接输入滤波模块，所述第一电阻的另一端和第二电阻的一端均连接所述降压控制芯片的en/uvlo端，所述第二电阻的另一端接地，所述第三电阻的另一端连接第一电容的一端和降压控制芯片的vin端，所述第一电容的另一端接地。
10.优选的，所述的buck电路中，所述电压反馈电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第二电容、第三电容、第四电容和第一电位器，所述第四电阻的一端以及第五电阻的一端均连接所述第一电感的输出端，所述第四电阻的另一端连接第二电容的一端，所述第五电阻的另一端以及第二电容的另一端均连接所述第六电阻的一端、第四电容的一端、第七电阻的一端和第八电阻的一端，所述第六电阻的另一端连接第三电容的一端，所述第三电容的另一端以及第四电容的另一端均连接所述降压控制芯片的comp端，所述第七电阻的另一端连接降压控制芯片的fb端，所述第八电阻的另一端连接第一电位器的一端、第一电位器的调节端以及第九电阻的一端，所述第一电位器的另一端以及第九电阻的另一端均接地。
11.优选的，所述的buck电路中，所述电流反馈电路包括第十电阻和第五电容，所述第十电阻的一端连接所述第一mos管的源极以及第二mos管的栅极，所述第十电阻的另一端连接所述第五电容的一端和降压控制芯片的ilim端，所述第五电容的另一端接地。
12.优选的，所述的buck电路中，所述输入滤波电路包括若干个相互并联的输入滤波电容，各个所述输入滤波电容的一端连接输入电源、输入采样模块以及降压变换模块，各个所述输入滤波电容的另一端均接地。
13.优选的，所述的buck电路中，所述输出滤波电路包括若干个相互并联的输出滤波电容，各个所述输出滤波电容的一端连接降压变换模块以及电压输出端，各个所述输出滤波电容的另一端均接地。
14.优选的，所述的buck电路还包括mos管驱动电路，所述mos管驱动电路包括第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第一二极管、第六电容和电压源，所述第十一电阻的一端、第十二电阻的一端和第十三电阻的一端连接第一电感的另一端，所述第十一电阻的另一端、第十二电阻的另一端以及第十三电阻的另一端均连接第十四电阻的一端和第十五电阻的一端，所述第十四电阻的另一端连接降压控制芯片的pgood端，所述第十五电阻的另一端连接第一二极管的正极、电压源的k端、第十六电阻的一端以及第六电容的一端，所述第一二极管的负极连接vcc电源，所述第十六电阻的另一端以及第十七电阻的一端均连接所述电压源的vrfe端，所述电压源的a端、第十七电阻的另一端以及第六电容的另一端均接地。
15.优选的，所述的buck电路中，所述降压控制芯片的型号为lm5146。
16.第二方面，本实用新型还提供一种光源驱动电路，包括输入电源及若干个光源支路，所述输入电源的两端分别与各个光源支路连接，还包括如上所述的buck电路，所述buck电路串联在一光源支路上，所述buck电路的输入端连接输入电源，所述buck电路的输出端通过驱动器连接光源支路上的光源组。
17.与现有技术相比，本实用新型提供的buck电路及光源驱动电路，通过设置降压控制芯片、降压变换模块、电压反馈模块、电流反馈模块，通过降压变换模块进行降压，电压反馈模块、电流反馈模块采集降压变换模块输出的电信号后，反馈至降压控制芯片，由降压控
制芯片根据电压反馈模块、电流反馈模块采集的电信号来控制降压变换模块进行动作，从而可以精准的实现降压变换模块的降压处理，而且保证降压变换模块输出的电压的稳定性，从而在电动汽车的光源驱动电路在减少某一光源支路的光源数量时，较好的实现该支路的输入电源的降压，体积小，发热量低，而且不需要重新设计驱动器。
附图说明
18.图1是现有技术中光源驱动电路的原理图；
19.图2是本实用新型提供的buck电路的一较佳实施例的结构框图；
20.图3是本实用新型提供的buck电路的一较佳实施例的原理图；
21.图4是本实用新型提供的buck电路中，所述输入滤波电路的一较佳实施例的原理图；
22.图5是本实用新型提供的buck电路中，所述输出滤波电路的一较佳实施例的原理图；
23.图6是本实用新型提供的光源驱动电路的一较佳实施例的原理图。
具体实施方式
24.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
25.请参阅图2，本实用新型实施例提供的一种buck电路，包括输入滤波模块1、输入采样模块2、降压控制芯片3、降压变换模块4、电压反馈模块5、电流反馈模块6以及输出滤波模块7，所述输入滤波模块1的输入端与输入电源连接，所述输入滤波模块1的输出端连接所述输入采样模块2以及所述降压变换模块4，所述降压控制芯片3与所述输入采样模块2、降压变换模块4、电压反馈模块5以及电流反馈模块6均连接，所述降压变换模块4还连接所述电压反馈模块5、电流反馈模块6以及输出滤波模块7。
26.具体的，所述输入滤波模块1用于对输入电源进行滤波处理后输出第一电压；所述输入采样模块2用于对所述第一电压进行采样后输出至所述降压控制芯片3；所述降压控制芯片3用于根据所述输入采样模块2输入的第一采样信号输出控制信号至所述降压变换模块4；所述降压变换模块4用于根据所述控制信号，将第一电压转换为第二电压后输出至所述电压反馈模块5以及输出滤波模块7，并输出电流至电流反馈模块6；所述电压反馈模块5用于对第二电压进行采集后输出至降压控制芯片3；所述电流反馈模块6用于对降压变换模块4输出的电流进行电流采集后输出至降压控制芯片4；所述降压控制芯片3还用于根据所述电压反馈模块以及电流反馈模块输出的采样电压和采样电流控制所述降压变换模块动作，以使降压变换模块调整所述第二电压的大小；所述输出滤波模块7用于对第二电压进行滤波处理后输出，以实现将输入电源进行降压处理后，给减少光源数量的光源支路供电。
27.具体实施时，由所述输入滤波模块1对输入的电压进行滤波处理后输出第一电压至所述输入采样模块2以及降压变换模块4，所述输入采样模块2对所述第一电压进行采样后输出第一采样信号至所述降压控制芯片3，所述降压控制芯片3根据所述第一采样信号输出第一控制信号至所述降压变换模块4，以使所述降压变换模块4根据所述控制信号，将第
一电压转换为第二电压后输出至所述电压反馈模块5以及输出滤波模块7，并输出电流至电流反馈模块6，所述降压控制芯片3根据所述电压反馈模块5以及电流反馈模块6输出的采样电压和采样电流控制所述降压变换模块4动作，以使降压变换模块4调整所述第二电压的大小，所述输出滤波模块7对所述第二电压进行滤波处理后输出。
28.本实施例中，通过设置降压控制芯片3、降压变换模块4、电压反馈模块5、电流反馈模块6，通过降压变换模块4进行降压，电压反馈模块5、电流反馈模块6采集降压变换模块4输出的电信号后，反馈至降压控制芯片3，由降压控制芯片3根据电压反馈模块5、电流反馈模块6采集的电信号来控制降压变换模块4进行动作，从而可以精准的实现降压变换模块4的降压处理，而且保证降压变换模块输出的电压的稳定性，从而在电动汽车的光源驱动电路在减少某一光源支路的光源数量时，较好的实现该支路的输入电源的降压，体积小，发热量低，而且不需要重新设计驱动器。
29.请参阅图3，在一个优选的实施例中，所述降压控制芯片的采用型号为lm5146的同步降压控制器，lm5146-q1 100v同步降压控制器旨在对高输入电压源或会发生高电压瞬变的输入电源轨进行电压调节，从而最大限度地减少对外部浪涌抑制组件的需求.40ns的高侧开关最短导通时间有助于获得较大的降压比，支持从48v标称输入到低电压轨的直接降压转换，从而降低系统的复杂性并减少解决方案成本.lm5146-q1在输入电压突降至5.5v时，仍能根据需要以接近100％的占空比继续工作，因此非常适用于高性能48v电池汽车应用，adas(环视ecu)和hev/ev系统。
30.强制pwm(fpwm)模式运行可以消除频率变化以最大程度地降低emi，而用户可选的二极管仿真功能则可以降低轻负载条件下的电流消耗。通过测量低侧mosfet上的压降或配备可选的电流传感电阻器，可实现逐周期过流保护。高达1mhz的可调开关频率可同步至外部时钟源，以消除噪声感应用中的拍频。
31.具有线路前馈的lm5146-q1电压模式控制器使用适用于标准阈值mosfet的可靠的7.5v栅极驱动器驱动外部高侧和低侧n通道电源开关。具有2.3a拉电流和3.5a灌电流能力的自适应定时栅极驱动器可在开关切换期间最大限度地减少体二极管导通，从而降低在以高输入电压和高频率驱动mosfet时的开关损耗并提高热性能.lm5146-q1可从开关稳压器的输出或其他可用的源供电，从而进一步提高效率。
32.180
°
异相时钟输出(相对于内部振荡器的同步输出lm8146-q1的附加功能包括可配置软启动，用于故障报告和输出监控的漏极开路电源正常监视器，单调启动至预偏置负载，集成vcc偏置电源稳压器和自举二极管，外部电源跟踪，针对可调线路欠压锁定(uvlo)且具有迟滞的精密使能输入，断续模式过载保护和带自动恢复的热关断保护。
33.lm5146-q1控制器采用4.5mm
×
3.5mm热增强型20引脚vqfn封装，并为高电压引脚和可湿性侧面留出额外空间，以便对焊锡接点填角焊缝进行光学检测。
34.当然，在其它的实施例中，所述降压控制芯片3还可采用其它型号的芯片，本实用新型实施例对此不做限定。
35.请继续参阅图3，在一个优选的实施例中，所述降压变换模块4包括第一mos管q1、第二mos管q2和第一电感l1，所述第一mos管q1的栅极连接所述降压控制芯片3的ho端，所述第二mos管q2的栅极连接所述降压控制芯片3的lo端，所述第一mos管q1的漏极连接输入滤波模块1，所述第二mos管q2的源极接地，所述第一mos管q1的源极以及第二mos管q2的栅极
连接第一电感l1的一端、降压控制芯片3的sw端以及电流反馈模块6，所述第一电感l1的另一端连接输出滤波模块7以及电压反馈模块5。
36.本实施例中，所述第一mos管q1以及第二mos管q2为交替导通状态，可通过降压控制芯片3输出相反的控制信号来实现两个mos管的交替导通，当第一mos管q1导通且第二mos管q2关断时，所述输入滤波模块1输出的第一电压经过所述第一mos管q1给第一电感l1充电，当第一mos管q1关断且第二mos管q2导通时，所述第一电感l1释放储存的电能输出第二电压，通过控制降压控制芯片3输出的控制信号的占空比，可以控制第一mos管q1和第二mos管q2的导通时间，从而控制第一电感l1的充电时间，进而改变第二电压的大小，而且由于第一电感l1的能量是由输入电源为其蓄能得到的，因此第一电感l1的能量不可能超过输入电源，所以输出低于输入，从而实现了降压。此外，由于采用的是mos管结构，mos管的导通电阻非常小，所以减小了电压损耗，从而提高了电压转换的效率和稳定性。另外，第一电感l1输出的电压以及mos管输出的电压反馈模块以及电流反馈模块进行采样后
37.请继续参阅图3，在一个优选的实施例中，所述输入采样模块2包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3和第一电容c1，所述第一电阻r1的一端和第三电阻r3的一端均连接输入滤波模块1，所述第一电阻r1的另一端和第二电阻r2的一端均连接所述降压控制芯片3的en/uvlo端，所述第二电阻r2的另一端接地，所述第三电阻r3的另一端连接第一电容c1的一端和降压控制芯片3的vin端，所述第一电容c1的另一端接地。
38.本实施例中，所述第一电阻r1和第二电阻r2组成分压电路，通过分压后输出至降压控制芯片3，从而可以控制所述降压控制芯片3的开启和关断电压，例如将开启电压控制在42v，关断电压控制在39v，所述第三电阻r3可以控制降压控制芯片3的开关频率，例如300khz。所述降压控制芯片3根据分压电路输出的电压来进行pwm波的调制，从而实现对降压变换模块4中的两个mos管的控制，以达到电压转换的目的。
39.请继续参阅图3，在一个优选的实施例中，所述电压反馈电路5包括第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4和第一电位器rp1，所述第四电阻r4的一端以及第五电阻r5的一端均连接所述第一电感l1的输出端，所述第四电阻r4的另一端连接第二电容c2的一端，所述第五电阻r5的另一端以及第二电容c2的另一端均连接所述第六电阻r6的一端、第四电容c4的一端、第七电阻r7的一端和第八电阻r8的一端，所述第六电阻r6的另一端连接第三电容c3的一端，所述第三电容c3的另一端以及第四电容c4的另一端均连接所述降压控制芯片3的comp端，所述第七电阻r7的另一端连接降压控制芯片3的fb端，所述第八电阻r8的另一端连接第一电位器rp1的一端、第一电位器rp1的调节端以及第九电阻r9的一端，所述第一电位器rp1的另一端以及第九电阻r9的另一端均接地。
40.本实施例中，第四电阻r4、第五电阻r5、第二电容c2、第六电阻r6、第三电容c3以及第四电容c4组成滤波电路，用于对输入的第二电压进行滤波，所述第八电阻r8、第九电阻r9以及第一电位器rp1组成电压调节电路，电压调节电路和第七电阻r7组成分压采样电路，经过对滤波后的电压进行分压采样后输出至降压控制芯片3，以使降压控制芯片3输出对应的pwm波，从而控制降压变换模块4输出的电压大小，此外，通过对第一电位器rp1进行调节，可调节分压电路输出的电压的大小，从而使降压控制芯片3输出的pwm波变化，进一步进行降压变换模块4输出的电压大小调节，使输出电压稳定在32v-38v变化。
41.请继续参阅图3，在一个优选的实施例中，所述电流反馈电路6包括第十电阻r10和第五电容c5，所述第十电阻r10的一端连接所述第一mos管q1的源极以及第二mos管q2的栅极，所述第十电阻r10的另一端连接所述第五电容c5的一端和降压控制芯片3的ilim端，所述第五电容c5的另一端接地。
42.本实施例中，所述第十电阻r10可将输入的电压转换为电流后输出至降压控制芯片3，所述第五电容c5用于进行滤波，所述降压控制芯片3可根据所述电流反馈电路6输出的电流来对输出的pwm波进行调制。
43.请参阅图4，在一个优选的实施例中，所述输入滤波电路1包括若干个相互并联的输入滤波电容c6，各个所述输入滤波电容c6的一端连接输入电源、输入采样模块(具体连接所述第一电阻r1的一端和第三电阻r3的一端)以及降压变换模块(具体连接所述第一mos管的漏极)，各个所述输入滤波电容c6的另一端均接地。本实施例中，通过若干个输入滤波电容c6对输入电源输入的电压进行滤波，可保证电压输入的稳定性。
44.请参阅图5，在一个优选的实施例中，所述输出滤波电路7包括若干个相互并联的输出滤波电容c7，各个所述输出滤波电容c7的一端连接降压变换模块(具体连接第一电感l1的另一端)以及电压输出端(即驱动器的电压输入端)，各个所述输出滤波电容c7的另一端均接地。本实施例中，通过若干个输出滤波电容c7对第二电压进行滤波，可保证电压输出的稳定性。
45.请继续参阅图3，在一个优选的实施例中，所述buck电路还包括mos管驱动电路8，所述mos管驱动电路8包括第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13、第十四电阻r14、第十五电阻r15、第十六电阻r16、第十七电阻r17、第一二极管d1、第六电容c8和电压源u1，所述第十一电阻r11的一端、第十二电阻r12的一端和第十三电阻r13的一端连接第一电感l1的另一端，所述第十一电阻r11的另一端、第十二电阻r12的另一端以及第十三电阻r13的另一端均连接第十四电阻r14的一端和第十五电阻r15的一端，所述第十四电阻r14的另一端连接降压控制芯片3的pgood端，所述第十五电阻r15的另一端连接第一二极管d1的正极、电压源u1的k端、第十六电阻r16的一端以及第六电容c8的一端，所述第一二极管d1的负极连接vcc电源，所述第十六电阻r16的另一端以及第十七电阻r17的一端均连接所述电压源u1的vrfe端，所述电压源u1的a端、第十七电阻r17的另一端以及第六电容c8的另一端均接地。本实施例中，通过外接vcc电源，可以提高两个mos管的驱动能力，从而进一步提高电压转换的稳定性。
46.基于上述buck电路，本实用新型还相应的提供一种光源驱动电路，请参阅图6，所述光源驱动电路包括输入电源、若干个光源支路以及如上述各实施例所述的buck电路，所述buck电路串联在一光源支路上，所述buck电路的输入端连接输入电源，所述buck电路的输出端通过驱动器连接光源支路上的光源组。
47.本实施例中，串联buck电路的光源支路上的光源的数量少于其他的光源支路，串联buck电路的光源支路通过buck电路降压，从而满足供电要求，并且还能保证余下的光源支路正常工作，从而避免产生冗余光源亮度，节省产品成本，也避免增加整个电路的体积，由于上文已对buck电路进行详细描述，所述buck电路具备的技术效果，所述光源驱动电路同样具备，故在此不再赘述。
48.综上所述，本实用新型提供的buck电路及光源驱动电路，通过设置降压控制芯片、
降压变换模块、电压反馈模块、电流反馈模块，通过降压变换模块进行降压，电压反馈模块、电流反馈模块采集降压变换模块输出的电信号后，反馈至降压控制芯片，由降压控制芯片根据电压反馈模块、电流反馈模块采集的电信号来控制降压变换模块进行动作，从而可以精准的实现降压变换模块的降压处理，而且保证降压变换模块输出的电压的稳定性，从而在电动汽车的光源驱动电路在减少某一光源支路的光源数量时，较好的实现该支路的输入电源的降压，体积小，发热量低，而且不需要重新设计驱动器。
49.以上所述本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。