10.16638/jki.1671-7988.2018.13.043
刘攀，雷旭，初翔杰，吴露露，黄占君，麻美妮，刘盛德
（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽合肥230601）
摘要：近年来随着中国政府大力推进实施节能减排政策，汽车LED照明技术成为重要的节能减排技术之一。由于LED节能、环保、高亮度、高寿命特点，使得LED照明越来越多的运用到汽车上。前照灯作为汽车上高功率电器之一，LED照明技术必将在前照灯中取代卤素灯泡的位置。驱动电路设计是汽车LED前照灯设计中的核心部分，掌握汽车LED前照灯驱动电路的设计方法显得尤其重要。
关键词：LED；前照灯；驱动电路；设计方案
中图分类号：U463.6 文献标识码：A文章编号：1671-7988(2018)13-128-03
The design scheme of automobile LED headlamp driving circuit
Liu Pan, Lei Xu, Chu Xiangjie, Wu Lulu, Huang Zhanjun, Ma Meini, Liu Shengde
( Anhui Jianghuai Automobile Co. Ltd, Anhui Hefei 230601 )
Abstract: In recent years, with the Chinese government vigorously promote the implementation of energy conservation and emissions reduction policy, car LED lighting technology has become one of important technology for energy conservation and emissions reduction, due to the LED energy saving, environmental protection, high brightness, high service life characteristics, LED lighting, more and more applied to cars. As one of the high power electric, LED lighting technology will replace the position of the halogen bulbs in headlamps. Drive circuit design is the core part in the design of automobile LED headlamps, master automobile LED headlamps drive circuit design method is especially important.
Keywords: LED; Headlamp; Drive Circuit; Design Scheme
CLC NO.: U463.6 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2018)13-128-03
引言
近年来随着中国政府大力推进实施节能减排政策，汽车LED照明技术成为重要的节能减排技术之一，由
于LED节能、环保、高亮度、高寿命特点，使得LED照明越来越多的运用到汽车上。前照灯作为汽车上高功率电器之一，LED照明技术必将在前照灯中取代卤素灯泡的位置。驱动电路设计是汽车LED前照灯设计中的核心部分，掌握汽车LED前照灯驱动电路的设计方法显得尤其重要。1 概述
本文所阐述的电路设计方案对汽车LED前照灯的驱动电路设计方案进行了详细的描述，从驱动电路设计的输入条件、电路的基本框架、IC芯片的选择、IC芯片运用典型例、EMC防护设计等多方面进行了全面、完整的设计方案介绍。
2 驱动电路设计方案
2.1 驱动电路设计输入条件
驱动电路设计前，需得到LED颗粒型号、数量、工作电流等设计输入，才可以进行准确的电路设计。
作者简介：刘攀，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。
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刘攀 等：汽车LED 前照灯驱动电路设计方案
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LED 的颗粒型号由功能灯所需的配光光通量及LED 颗粒数量决定。
LED 颗粒的数量由灯具造型和配光需求决定。其中灯具造型中有明确颗粒数的，可以直接确定LED 颗粒数；若造型上无明显的颗粒数要求，则由功能灯的配光光通量及LED 颗粒型号来决定LED 的颗粒数量。
LED 的工作电流由配光所需光通量、LED 数量、LED 颗粒型号共同决定。通常LED 的工作电流尽量选择LED 颗粒型号所用的正常额定工作电流。
在以上设计输入均提供后，即可开始电路原理图的设计。 2.2 基本电路框架
通常远近光灯所需的配光光通量较大，LED 总功率需求在20W 左右，若采用较低电气效率的电路会导致有较大的发热量，因此，均会采用高电气效率的IC 恒流的控制电路。
IC 恒流控制电路，均采用DC/DC 变换器，对输入/输出电压进行调配，具体是采用升压式变换器还是降压式电路，根据LED 的颗粒数量进行适应性设计。
升压式变换器、降压式变换器均由MOS 管、二极管、电感、电容、电阻等元器件构成。
2.2.1 升压式（Boost ）变换器
升压式变换器原理图如下图1所示，由MOS 管VT 1，电感L ，二极管VD 及电容C 组成。当VT 1导通时，电感电流逐渐增大，电源向电感储能，电容C 向负载Z 供电。当VT 1截止时，电感电流逐渐减小，电感释放能量，二极管VD 向负载Z 供电，同时电容C 吸收能量，进行充电。这样把低压电转换为高压电。
图1 升压式变换器原理图
2.2.2 降压式（Buck ）变换器
降压式变换器原理图如下图2所示。由MOS 管VT 1，电感L ，续流二极管VD 及电容C 组成。当T1导通时，电感电流逐渐增大，电源向电感储能，电容C 吸收能量，进行充电，同时向负载RL 供电。当T1截止时，电感电流逐渐减小，电感释放能量，续流二极管VD 保持输出电流连续，向负载Rl 供电。这样把高压电转换为低压电
图2 降压式变换器原理图
2.3 IC 芯片选择及芯片电路
远近光灯功能IC 芯片在市场上有多种型号及规格的芯片，芯片的选择取决于芯片的稳定性、厂家选择芯片的通用性以及芯片的供货量。
汽车政策本文选择的芯片为TI LM3423，该芯片对于升压、降压电路均适用。
此IC 芯片功能及工作原理说明：施加电源后，IC 控制切换元件进行开关，持续调整切换元件的开关比例，并同时侦测输出电流是否到达设定的点，若达到设定点则固定开关比例，且持续将输入电源转换成LED 所需的能量。
此IC 芯片内部电路结构如图3所示：
图3 TI LM3423内部原理图
TI LM3423芯片运用典型例
例一、升压电路典型电路如图4所示：
图4 TI LM3423升压电路典型应用电路
例二、降压电路典型电路如图5所示：
汽车实用技术
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图5 TI LM3423降压电路典型应用电路例三、升降压电路典型例如图6所示：
图6 TI LM3423降压电路典型应用电路
2.4 EMC防护设计
前照灯LED输入端的EMC防护设计包括：大电压防护、共模/差模噪声滤波、高频噪声滤波、低频噪声滤波。
图7 输入端EMC防护设计典型应用电路
如图7所示，TVS1为防，主要是作用为保护后级防浪涌脉冲的损坏，C1为滤波作用，D1为整流二极管，防反接作用，C2、C3、L1、C4、C5组成一个LC-Л滤波电路主要是改善EMC电路。
前照灯LED输出端的EMC防护设计包括：输出典型整流、滤波，通常由一个LC-Л滤波电路构成，如图8中L3、C11、C12、C13所示：
图8 输出端EMC防护设计典型应用电路
3 结论
本文阐述一种汽车LED前照灯的驱动电路设计方案，从驱动电路设计的输入条件、电路的基本框架、IC芯片的选择、IC芯片运用典型例、EMC防护设计等多方面进行了全面、完整的设计方案介绍。本文阐述的方案可有效运用于汽车LED 前照灯的设计，为汽车LED前照灯的驱动电路设计提供了一种设计思路。
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