汽車LED前照燈驅動電路設計方案

劉攀，雷旭，初翔杰，吳露露，黃占君，麻美妮，劉盛德

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

引言

近年來隨著中國政府大力推進實施節能減排政策，汽車LED照明技術成為重要的節能減排技術之一，由于LED節能、環保、高亮度、高壽命特點，使得LED照明越來越多的運用到汽車上。前照燈作為汽車上高功率電器之一，LED照明技術必將在前照燈中取代鹵素燈泡的位置。驅動電路設計是汽車LED前照燈設計中的核心部分，掌握汽車LED前照燈驅動電路的設計方法顯得尤其重要。

1 概述

本文所闡述的電路設計方案對汽車 LED前照燈的驅動電路設計方案進行了詳細的描述，從驅動電路設計的輸入條件、電路的基本框架、IC芯片的選擇、IC芯片運用典型例、EMC防護設計等多方面進行了全面、完整的設計方案介紹。

2 驅動電路設計方案

2.1 驅動電路設計輸入條件

驅動電路設計前，需得到LED顆粒型號、數量、工作電流等設計輸入，才可以進行準確的電路設計。

LED的顆粒型號由功能燈所需的配光光通量及LED顆粒數量決定。

LED顆粒的數量由燈具造型和配光需求決定。其中燈具造型中有明確顆粒數的，可以直接確定LED顆粒數；若造型上無明顯的顆粒數要求，則由功能燈的配光光通量及LED顆粒型號來決定LED的顆粒數量。

LED的工作電流由配光所需光通量、LED數量、LED顆粒型號共同決定。通常LED的工作電流盡量選擇LED顆粒型號所用的正常額定工作電流。

在以上設計輸入均提供后，即可開始電路原理圖的設計。

2.2 基本電路框架

通常遠近光燈所需的配光光通量較大，LED總功率需求在20W左右，若采用較低電氣效率的電路會導致有較大的發熱量，因此，均會采用高電氣效率的IC恒流的控制電路。

IC恒流控制電路，均采用DC/DC變換器，對輸入/輸出電壓進行調配，具體是采用升壓式變換器還是降壓式電路，根據LED的顆粒數量進行適應性設計。

升壓式變換器、降壓式變換器均由 MOS管、二極管、電感、電容、電阻等元器件構成。

2.2.1 升壓式（Boost）變換器

升壓式變換器原理圖如下圖1所示，由MOS管VT1，電感L，二極管VD及電容C組成。當VT1導通時，電感電流逐漸增大，電源向電感儲能，電容 C向負載 Z供電。當VT1截止時，電感電流逐漸減小，電感釋放能量，二極管VD向負載Z供電，同時電容C吸收能量，進行充電。這樣把低壓電轉換為高壓電。

圖1 升壓式變換器原理圖

2.2.2 降壓式（Buck）變換器

降壓式變換器原理圖如下圖2所示。由MOS管VT1，電感L，續流二極管VD及電容C組成。當T1導通時，電感電流逐漸增大，電源向電感儲能，電容C吸收能量，進行充電，同時向負載RL供電。當T1截止時，電感電流逐漸減小，電感釋放能量，續流二極管VD保持輸出電流連續，向負載Rl供電。這樣把高壓電轉換為低壓電

圖2 降壓式變換器原理圖

2.3 IC芯片選擇及芯片電路

遠近光燈功能 IC芯片在市場上有多種型號及規格的芯片，芯片的選擇取決于芯片的穩定性、廠家選擇芯片的通用性以及芯片的供貨量。

本文選擇的芯片為TI LM3423，該芯片對于升壓、降壓電路均適用。

此IC芯片功能及工作原理說明：施加電源后，IC控制切換元件進行開關，持續調整切換元件的開關比例，并同時偵測輸出電流是否到達設定的點，若達到設定點則固定開關比例，且持續將輸入電源轉換成LED所需的能量。

此IC芯片內部電路結構如圖3所示：

圖3 TI LM3423內部原理圖

TI LM3423芯片運用典型例

例一、升壓電路典型電路如圖4所示：

圖4 TI LM3423升壓電路典型應用電路

例二、降壓電路典型電路如圖5所示：

圖5 TI LM3423降壓電路典型應用電路

例三、升降壓電路典型例如圖6所示：

圖6 TI LM3423降壓電路典型應用電路

2.4 EMC防護設計

前照燈LED輸入端的EMC防護設計包括：大電壓防護、共模/差模噪聲濾波、高頻噪聲濾波、低頻噪聲濾波。

圖7 輸入端EMC防護設計典型應用電路

如圖7所示，TVS1為防雷管，主要是作用為保護后級防浪涌脈沖的損壞，C1為濾波作用，D1為整流二極管，防反接作用，C2、C3、L1、C4、C5組成一個LC-Л濾波電路主要是改善EMC電路。

前照燈LED輸出端的EMC防護設計包括：輸出典型整流、濾波，通常由一個LC-Л濾波電路構成，如圖8中L3、C11、C12、C13所示：

圖8 輸出端EMC防護設計典型應用電路

3 結論

本文闡述一種汽車LED前照燈的驅動電路設計方案，從驅動電路設計的輸入條件、電路的基本框架、IC芯片的選擇、IC芯片運用典型例、EMC防護設計等多方面進行了全面、完整的設計方案介紹。本文闡述的方案可有效運用于汽車 LED前照燈的設計，為汽車LED前照燈的驅動電路設計提供了一種設計思路。