CN204291474U

CN204291474U - Led照明驱动装置和具有该驱动装置的车辆

Info

Publication number: CN204291474U
Application number: CN201420734078.1U
Authority: CN
Inventors: 刘娟
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2014-11-27
Filing date: 2014-11-27
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2024-11-27

Abstract

本实用新型提出一种LED照明驱动装置和具有该驱动装置的车辆。其中，该装置包括：LED；第一亮度控制端和第二亮度控制端；晶体管的第一端分别与第一亮度控制端和第二亮度控制端相连；检测电阻的第一端与LED相连，第二端接地，检测电阻用于检测LED的输出电流；调整模块的第一输入端和第二输入端分别与检测电阻的第一端和第二端相连，调整模块的输出端与晶体管的控制端相连，调整模块用于根据检测电阻检测的输出电流对晶体管进行调整；以及控制模块的输入端与第二亮度控制端相连，控制模块的输出端与检测电阻的控制端相连，控制模块根据第二亮度控制端的控制信号对检测电阻的阻值进行调整。本实用新型实施例的装置，结构简单，成本较低，恒流的效果更好。

Description

LED照明驱动装置和具有该驱动装置的车辆

技术领域

本实用新型涉及汽车制造技术领域，尤其涉及一种LED照明驱动装置和具有该驱动装置的车辆。

背景技术

目前，常用的车用LED照明驱动电路有电阻限流驱动、恒压驱动和恒流驱动等。其中，开关型恒流驱动是目前较为理想的驱动方式，其主要原理是通过检测电路检测与LED相关的电压信号，与基准电压比较，再由控制电路产生相关的开关信号，使与LED串联的场效应管导通或关断，从而实现控制LED上电流的通断。为了保证LED恒流精度和电路工作效率，驱动电路中会增加相应的储能元件及续流二极管。

然而，目前存在的问题是，现有的开关型恒流驱动的方式需要使用专用的控制芯片和电感电容等外围结构，电路较复杂，成本较高。若不使用专用的控制芯片，单凭开关元件产生开关信号，则开关频率会很低，且开关延迟时间较长，很难保证LED恒流精度。此外，开关型恒流驱动电路中总是存在开关信号，会产生一定的高频干扰，容易导致电磁兼容问题，会对车载设备造成干扰，严重的甚至对车载设备造成毁坏。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型的第一个目的在于提出一种LED照明驱动装置，该LED照明驱动装置具有以下优点：1、无需专用的控制芯片、电感电容以及续流二极管等器件，结构简单，成本较低；2、结合了电阻限流与线性恒流驱动的方式，利用了晶体管的线性放大特性，使得驱动电路中均使用模拟量进行调节，如果电源的输入稳定，则几乎不会产生输出波纹，恒流的效果更好，在保证基准电压精度的前提下，LED的恒流精度也大大提高；3、结合了电阻限流与线性恒流驱动的方式，增加了驱动电路的安全性，适用于较大功率的LED，突破了单纯的线性恒流驱动方式只能驱动小信号灯照明的局限；4、驱动电路中无任何开关节点，不会导致EMC(Electromagnetic Compatibility，电磁兼容性)问题。

为达上述目的，本实用新型第一方面实施例提出了一种LED照明驱动装置，包括：LED；第一亮度控制端和第二亮度控制端；晶体管，所述晶体管的第一端分别与所述第一亮度控制端和所述第二亮度控制端相连，所述晶体管的第二端与所述LED相连；检测电阻，所述检测电阻的第一端与所述LED相连，所述检测电阻的第二端接地，所述检测电阻用于检测所述LED的输出电流；调整模块，所述调整模块的第一输入端和第二输入端分别与所述检测电阻的第一端和第二端相连，所述调整模块的输出端与所述晶体管的控制端相连，所述调整模块用于根据所述检测电阻检测的输出电流对所述晶体管进行调整；以及控制模块，所述控制模块的输入端与所述第二亮度控制端相连，所述控制模块的输出端与所述检测电阻的控制端相连，所述控制模块根据所述第二亮度控制端的控制信号对所述检测电阻的阻值进行调整。

本实用新型实施例的LED照明驱动装置，具有以下优点：1、无需专用的控制芯片、电感电容以及续流二极管等器件，结构简单，成本较低；2、结合了电阻限流与线性恒流驱动的方式，利用了晶体管的线性放大特性，使得驱动电路中均使用模拟量进行调节，如果电源的输入稳定，则几乎不会产生输出波纹，恒流的效果更好，在保证基准电压精度的前提下，LED的恒流精度也大大提高；3、结合了电阻限流与线性恒流驱动的方式，增加了驱动电路的安全性，适用于较大功率的LED，突破了单纯的线性恒流驱动方式只能驱动小信号灯照明的局限；4、驱动电路中无任何开关节点，不会导致EMC(ElectromagneticCompatibility，电磁兼容性)问题。

为达上述目的，本实用新型第二方面实施例提出了一种车辆，包括本实用新型第一方面实施例所述的LED照明驱动装置。

本实用新型实施例的车辆，具有以下优点：1、无需专用的控制芯片、电感电容以及续流二极管等器件，结构简单，成本较低；2、结合了电阻限流与线性恒流驱动的方式，利用了晶体管的线性放大特性，使得驱动电路中均使用模拟量进行调节，如果电源的输入稳定，则几户不会产生输出波纹，恒流的效果更好，在保证基准电压精度的前提下，LED的恒流精度也大大提高；3、结合了电阻限流与线性恒流驱动的方式，增加了驱动电路的安全性，适用于较大功率的LED，突破了单纯的线性恒流驱动方式只能驱动小信号灯照明的局限；4、驱动电路中无任何开关节点，不会导致EMC(Electromagnetic Compatibility，电磁兼容性)问题。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型一个实施例的LED照明驱动装置的结构示意图；以及

图2是本实用新型一个实施例的LED照明驱动装置应用在叉车转向灯上的电路图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本实用新型的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

图1是本实用新型一个实施例的LED照明驱动装置的结构示意图，图2是本实用新型一个实施例的LED照明驱动装置应用在叉车转向灯上的电路图。

如图1所示，LED照明驱动装置包括LED10、第一亮度控制端20、第二亮度控制端30、晶体管40、检测电阻50、调整模块60、控制模块70、分流元件80、第一二极管90、第二二极管100和第三二极管110。其中，调整模块60具体包括误差放大器61和电流放大器62。

具体地，在本实用新型的一个实施例中，第二亮度控制端30被触发时LED10的亮度大于第一亮度控制端20被触发时LED10的亮度，也就是说，第二亮度控制端30控制LED10在高亮状态，而第一亮度控制端20控制LED10在正常亮度状态。晶体管40的第一端分别与第一亮度控制端20和第二亮度控制端30相连，晶体管40的第二端与LED10相连，其中，晶体管40工作在线性区。检测电阻50的第一端与LED10相连，检测电阻50的第二端接地，检测电阻50用于检测LED10的输出电流。调整模块60的第一输入端和第二输入端分别与检测电阻50的第一端和第二端相连，调整模块60的输出端与晶体管40的控制端相连，调整模块60用于根据检测电阻50检测的输出电流对晶体管40进行调整。控制模块70的输入端与第二亮度控制端30相连，控制模块70的输出端与和检测电阻50的控制端相连，控制模块70根据第二亮度控制端30的控制信号对检测电阻50的阻值进行调整。

在本实用新型的一个实施例中，LED照明驱动装置还包括分流元件80，分流元件80与晶体管40并联，其中，分流元件80可为电阻。

在本实用新型的一个实施例中，LED照明驱动装置还包括第一二极管90、第二二极管100和第三二极管110。具体而言，第一二极管90的阳极与第一亮度控制端20相连，第一二极管90的阴极与晶体管40的第一端相连。第二二极管100的阳极与第二亮度控制端30相连，第二二极管100的阴极与晶体管40的第一端相连。第三二极管110的阳极与第二亮度控制端30相连，第三二极管110的阴极与控制模块70的输入端相连。

在本实用新型的一个实施例中，调整模块60具体包括误差放大器61和电流放大器62。具体而言，误差放大器61的第一输入端与检测电阻50的第一端相连，误差放大器61的第二输入端与预设基准电压相连。电流放大器62的输入端与误差放大器61的输出端相连，电流放大器62的输出端与晶体管40的控制端相连。

具体而言，如图1所示，本实用新型实施例的LED照明驱动装置结合采用了电阻限流和线性恒流两种驱动方式，第一亮度控制端20(VIN1端)输入为正常亮度，第二亮度控制端30(VIN2端)输入为高亮状态，LED10在正常亮度和高亮状态下共用一个驱动电路。

VIN1端的主路是由第一二极管90、工作在线性区的晶体管40、LED10以及检测电阻50串联构成。在晶体管40上并联一个分流元件80，其中，该分流元件80可以是一个固定阻值的电阻，也可以是其它可分流的元件。

VIN1端主路的外围包括一个基准电压和调整模块60，其中，调整模块60包括误差放大器61和电流放大器62。也就是说，检测电阻50的阻值为R，通过检测电阻50对LED10上的电流进行采样，得到采样的电流值I。在采样后得到检测电阻50的电压信号V_SNS，其中电压信号V_SNS与LED10的电流值I的关系为V_SNS＝I*R，然后将电压信号V_SNS输入到误差放大器61中同基准电压V_REF进行比较，误差放大器61的输出电压再经过电流放大器62驱动与电流放大器62串联的晶体管40。换言之，晶体管40相当于一个可变电阻，当输出电压变化或者LED10的电流值I变化时，检测电阻50上的电压信号V_SNS也随之变化，调整模块60会调整与调整模块60串联的晶体管40的基极电压，使其等效检测电阻50的阻值变化，继而保持检测电阻50的采样电压信号V_SNS等于基准电压V_REF，保证了LED10的电流值I线性恒定(I＝V_REF/R)。

分流元件80并联在晶体管40上，分流元件80的主要作用是分流与限流，如果分流元件80为固定阻值的电阻的话，分流的电流值等于晶体管40两端的电压除以分流元件80的阻值，通过分流可以降低晶体管40的功耗，使晶体管40无需散热器即可满足较高功率的LED10的驱动需求。此外，分流元件80还用于当线性恒流部分电路工作异常时，对LED10的电流值I进行限定，从而避免LED10被烧毁。

VIN2端通过第二二极管100与晶体管40相连，与VIN1端共用一个驱动电路，其中，第二二极管100起到隔离输入的作用。VIN2端通过第三二极管110与控制模块70相连，当驱动装置上电时，控制模块70通过控制开关管导通，在检测电阻50的两端并联上电阻，相当于减小检测电阻50的阻值R，从而来改变LED10的电流值I。换言之，由于I＝V_REF/R，基准电压V_REF是不变的，随着检测电阻50的阻值R减小，LED10的电流值I会变大。

图2是本实用新型实施例中的LED照明驱动装置应用在叉车转向灯上的具体电路图，下面参照图2详细说明一下本实用新型实施例的LED照明驱动装置。

具体而言，为了简化应用，采用了德州仪器的500mA线性恒流驱动芯片TL4242，该驱动芯片TL4242中集成晶体管(PNP型)、177mV的基准电压、误差放大器、电流放大器(小信号NPN三极管)以及其它电路。

转向灯的驱动电路连接如下：12V车载电池电压经过整流二极管D₁连接至一个750mA的自恢复保险F₁，再连接至驱动芯片TL4242的第8脚上，即，PNP型晶体管的发射极、集电极(驱动芯片TL4242的第6脚)连接到LED的正极，PNP型晶体管的发射极与集电极两端并联一个阻值为150Ω、功率为2W的电阻R₃，LED负极连接至1.8Ω的检测电阻R₁，检测电阻R₁的另一端连接至车载电池的负极。

通过将采样到的检测电阻R₁的电压输入到驱动芯片TL4242内部的误差放大器，并同177mV的基准电压进行比较，误差放大器的输出端连接至电流放大器(小信号NPN三极管)的基极，电流放大器的集电极连接晶体管(PNP型)的基极，发射机连接至电池的负极，误差放大器输出的电压信号经过电流放大器驱动晶体管。

TVS₁为双向瞬态电压抑制二极管，用于吸收电源线上的车载瞬态浪涌。电容C₁起到滤波作用。LED的电流值I＝V_REF/R₁＝177mV/1.8Ω＝98mA，等于流过R₃的电流与晶体管的电流之和，在98mA的LED电流值I下，LED的两端电压约为6.6V。当电池的电压上升或LED的电流上升时，检测电阻R₁上的电压也随着升高，也就是说，大于177mV，驱动电路使晶体管基极的电压下降，同时使其等效的阻值加大，使的输出的电压降低，从而保持检测电阻R₁上的电压为177mV，保证了LED的电流为98mA。

危险信号灯通过整流二极管D₂与转向灯共用驱动电路,同时通过整流二极管D₃将亮度控制端的输入连接至一个470Ω的电阻R₄，再连接至5.6V稳压二极管D₄的负极，稳压二极管D₄的正极连接电池的负极，稳压二极管D₄上并联一个30KΩ～100KΩ的电阻起到保护的作用，稳压二极管D₄的负极同时连接至N型场效应管Q₁(场效应管Q₁的型号为2N7002)的栅极，场效应管Q₁的漏极与源极分别接检测电阻R₁的两端。当危险信号灯开启时，驱动电路工作，同时12V电池电压通过电阻R₄至稳压二极管D₄，稳压二极管D₄工作，使场效应管Q₁的栅极电压稳定在5.6V上，使场效应管Q₁的漏极和源极导通，导通电阻为2Ω并与检测电阻R₁并联作检测电阻，使LED电流I＝177mV/(1.8Ω//2Ω)＝169mA。

表1-表4分别是驱动芯片TL4242并联电阻R₃与不并联电阻R₃时，驱动电路在固定环境温度下工作时驱动芯片TL4242的理论结温。显而易见，驱动芯片TL4242并联电阻R₃后驱动芯片TL4242的结温变得较低，驱动电路在高温下工作更加安全可靠。

表1为转向灯驱动电路的具体参数

表2为危险信号灯驱动电路的具体参数

表3为驱动芯片TL4242不并联电阻R₃时转向灯的驱动参数

表4为驱动芯片TL4242不并联电阻R₃时危险信号灯的驱动参数

因此，可以看出，如果晶体管的两极不并联电阻R₃，则驱动芯片TL4242的结温会升高，特别是在电池电压升高时，驱动芯片TL4242的功耗增加，且结温升高，会导致驱动芯片TL4242的损坏。

本实用新型实施例的LED照明驱动装置，具有以下优点：

1、无需专用的控制芯片、电感电容以及续流二极管等器件，结构简单，成本较低；

2、结合了电阻限流与线性恒流驱动的方式，利用了晶体管的线性放大特性，使得驱动电路中均使用模拟量进行调节，如果电源的输入稳定，则几户不会产生输出波纹，恒流的效果更好，在保证基准电压精度的前提下，LED的恒流精度也大大提高；

3、结合了电阻限流与线性恒流驱动的方式，增加了驱动电路的安全性，适用于较大功率的LED，突破了单纯的线性恒流驱动方式只能驱动小信号灯照明的局限；

4、驱动电路中无任何开关节点，不会导致EMC(Electromagnetic Compatibility，电磁兼容性)问题。

本实用新型还提出一种车辆，包括本实用新型实施例所述的LED照明驱动装置。其中，车辆可为叉车。

本实用新型实施例的汽车，具有以下优点：

应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种LED照明驱动装置，其特征在于，包括：

LED；

第一亮度控制端和第二亮度控制端；

晶体管，所述晶体管的第一端分别与所述第一亮度控制端和所述第二亮度控制端相连，所述晶体管的第二端与所述LED相连；

检测电阻，所述检测电阻的第一端与所述LED相连，所述检测电阻的第二端接地，所述检测电阻用于检测所述LED的输出电流；调整模块，所述调整模块的第一输入端和第二输入端分别与所述检测电阻的第一端和第二端相连，所述调整模块的输出端与所述晶体管的控制端相连，所述调整模块用于根据所述检测电阻检测的输出电流对所述晶体管进行调整；以及

控制模块，所述控制模块的输入端与所述第二亮度控制端相连，所述控制模块的输出端与所述检测电阻的控制端相连，所述控制模块根据所述第二亮度控制端的控制信号对所述检测电阻的阻值进行调整。

2.如权利要求1所述的LED照明驱动装置，其特征在于，还包括：

分流元件，所述分流元件与所述晶体管并联。

3.如权利要求2所述的LED照明驱动装置，其特征在于，所述分流元件为电阻。

4.如权利要求1所述的LED照明驱动装置，其特征在于，还包括：

第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述第一亮度控制端相连，所述第一二极管的阴极与所述晶体管的第一端相连；

第二二极管，所述第二二极管的阳极与所述第二亮度控制端相连，所述第二二极管的阴极与所述晶体管的第一端相连；以及

第三二极管，所述第三二极管的阳极与所述第二亮度控制端相连，所述第三二极管的阴极与所述控制模块的输入端相连。

5.如权利要求1所述的LED照明驱动装置，其特征在于，所述调整模块具体包括：

误差放大器，所述误差放大器的第一输入端与所述检测电阻的第一端相连，所述误差放大器的第二输入端与预设基准电压相连；

电流放大器，所述电流放大器的输入端与所述误差放大器的输出端相连，所述电流放大器的输出端与所述晶体管的控制端相连。

6.如权利要求1所述的LED照明驱动装置，其特征在于，所述晶体管工作在线性区。

7.如权利要求1所述的LED照明驱动装置，其特征在于，所述第二亮度控制端被触发时所述LED的亮度大于所述第一亮度控制端被触发时所述LED的亮度。

8.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的LED照明驱动装置。

9.如权利要求8所述的车辆，其特征在于，所述车辆为叉车。