汽车LED前照灯驱动电路设计方案

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）

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。

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VT1，电感L，二极管VD及电容C组成。当VT1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VT1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VT1，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。

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：

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为防雷管，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。