车用大功率LED控制电路及其控制方法与流程

车用大功率led控制电路及其控制方法
技术领域
1.本发明涉及led控制电路技术领域，尤其涉及一种车用大功率led控制电路及其控制方法。


背景技术：

2.随着led光源技术的不断进步，汽车上应用led作为汽车光源的案例也越来越多，从小功率的转向灯、照明灯到大功率的雾灯、前照灯都有相应的产品。而且汽车行业的日益发展，车灯所存在的意义已经不单单只是照明这一项，人们对车灯越来越多的要求是车灯的多样化与动态化。但是，现有的车灯无法调节灯光的亮度，导致灯光效果无法满足多样化的需求。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中，车灯灯光效果无法满足多样化需求的技术问题。本发明提供一种车用大功率led控制电路，能够对灯光亮度进行调节，满足不同需求，且能够对led负载进行温度监控，防止元器件烧毁。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种车用大功率led控制电路，包括：mcu控制模块，以及升压模块，所述升压模块与所述mcu控制模块连接；led驱动模块，所述led驱动模块与所述mcu控制模块连接，所述led驱动模块与所述升压模块连接；led负载模块，所述led负载模块与所述led驱动模块连接，所述led负载模块包含一温度检测模块，所述温度检测模块用于检测led负载模块的温度，所述温度检测模块与所述mcu控制模块连接。
5.本发明的升压模块能够输出稳定的电压以驱动led负载模块工作，mcu控制模块能够发送使能信号和调光信号以驱动大功率的led负载模块点亮，温度检测模块能够实时监测led负载模块的温度变化，mcu控制模块能够调控led驱动模块的输出电流，从而实现led负载模块的低亮度调节。
6.进一步地，所述led负载模块包括由多颗led灯珠串联组成的近光灯串和远光灯串。
7.进一步地，所述mcu控制模块设有ad采样接口、spi通信接口及pwm输出接口，所述ad采样接口与温度检测模块连接，所述spi通信接口和pwm输出接口均与所述led驱动模块连接。
8.进一步地，所述温度检测模块包括电阻tr1以及热敏电阻ntc1，所述电阻tr1与热敏电阻ntc1串联，所述mcu控制模块连接在所述电阻tr1以及热敏电阻ntc1之间，所述mcu控制模块用于采集电阻tr1的电压信号，并将电压信号转换成温度值。
9.进一步地，所述led负载模块包括一电路板，所述led灯珠和温度检测模块均与所述电路板焊接，所述热敏电阻ntc1的阻值能够随着电路板的温度变化而改变。
10.进一步地，led驱动模块包括两个输出通道，一个输出通道用于控制近光灯串，另
一个输出通道用于控制远光灯串。
11.进一步地，所述led驱动模块包括一驱动芯片，所述驱动芯片包含引脚ssn、引脚sck、引脚mosi、引脚miso、引脚pwm1、引脚pwm2及引脚vin，所述引脚ssn、引脚sck、引脚mosi及引脚miso均与所述spi通信接口相连，所述引脚pwm1和引脚pwm2均与pwm输出接口相连，所述引脚pwm1与所述近光灯串相连，所述引脚pwm2与远光灯串相连，所述引脚vin与升压模块相连。
12.本发明还提供了一种车用大功率led控制电路的控制方法，采用如上所述的车用大功率led控制电路，所述控制方法包括以下步骤：s1、升压模块将电源输入的低电压升高至大于led负载模块的偏置电压，使得led负载模块能够正常点亮。s2、mcu控制模块对led驱动模块进行调光控制，并采集温度检测模块的温度变化，对led负载模块进行过热保护。s3、led驱动模块通过调光控制大功率的led负载模块动态点亮。
13.本发明的有益效果是，本发明的车用大功率led控制电路，升压模块能够输出稳定的电压以驱动led负载模块工作，mcu控制模块能够发送使能信号和调光信号以驱动大功率的led负载模块点亮，温度检测模块能够实时监测led负载模块的温度变化，mcu控制模块能够调控led驱动模块的输出电流，从而实现led负载模块的低亮度调节。本发明对近光灯串和远光灯串的调控可以由两种方式实现，一种是模拟调控，一种是数字调控，其中，模拟调控是通过spi通信来实现的，数字调控是通过pwm信号实现的，两种调光方式可以单独作用，也可以同时作用，这样，能够增大调光范围，使得led驱动电路相应的驱动电流变化区间在0.5％～100％，同时能够提高调光精度。
附图说明
14.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
15.图1是本发明的车用大功率led控制电路的结构示意图。
16.图2是本发明的mcu控制模块和led驱动模块的结构示意图。
17.图3是本发明的车用大功率led控制电路的电路图。
18.图4是本发明的车用大功率led控制电路的控制方法的流程图。
19.图中：1、mcu控制模块，2、升压模块，3、led驱动模块，4、led负载模块，5、温度检测模块，11、ad采样接口，12、spi通信接口，13、pwm输出接口，31、驱动芯片，41、电路板。
具体实施方式
20.现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
21.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，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。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
23.实施例一
24.如图1至图3所示，一种车用大功率led控制电路，包括：mcu控制模块1、升压模块2、led驱动模块3及led负载模块4。升压模块2与mcu控制模块1连接，led驱动模块3与mcu控制模块1连接，led驱动模块3与升压模块2连接，led负载模块4与led驱动模块3连接，led负载模块4包含一温度检测模块5，温度检测模块5用于检测led负载模块4的温度，温度检测模块5与mcu控制模块1连接。mcu控制模块1用于对led驱动模块3进行编程控制，并检测输入电压、输出电压及其他电压信号，还可以对led负载模块4进行热量监控及亮度调节。升压模块2用于当输入电压不足以正向偏置一组led灯串时，将输入电压升高以实现led灯串点亮。温度检测模块5能够感应led负载模块4的温度变化，并将温度变化转换为电压信号变化发送给mcu控制模块1。在本实施例中，led负载模块4包括由多颗led灯珠串联组成的近光灯串和远光灯串。当mcu控制模块1发出使能信号和调光信号时，led驱动模块3可以输出恒定电流，从而驱动大功率的led负载模块4工作。
25.在本实施例中，mcu控制模块1设有ad采样接口11、spi通信接口12及pwm输出接口13，ad采样接口11与温度检测模块5连接，spi通信接口12和pwm输出接口13均与led驱动模块3连接。具体的，mcu控制模块1包含一恒压输出芯片14和一单片机15，恒压输出芯片14包含引脚vin、引脚vout、引脚en、引脚ct、引脚pg及引脚gnd，引脚vin和引脚en均与输入电源连接，引脚ct和引脚gnd用于接地，引脚pg与电阻r1的一端连接，引脚vout与电阻r1的另一端连接，引脚vout与单片机15连接，用于给单片机15提供一个恒定的5v电压。单片机15包含引脚vdd、引脚pta0、引脚pta1、引脚ptb0、引脚ptb1、引脚ptb2、引脚ptb3及引脚ptb4，其中，引脚vdd与引脚vout相连，用于5v电压的输入，引脚pta0和引脚ptb4作为pwm输出接口13使用，引脚pta1用于作为ad采样接口11使用，引脚ptb0、引脚ptb1、引脚ptb2和引脚ptb3作为spi通信接口12使用。
26.在本实施例中，led驱动模块3包括两个输出通道，一个输出通道(记为通道一)用于控制近光灯串，另一个输出通道(记为通道二)用于控制远光灯串。温度检测模块5包括电阻tr1以及热敏电阻ntc1，电阻tr1与热敏电阻ntc1串联，mcu控制模块1连接在电阻tr1以及热敏电阻ntc1之间，mcu控制模块1用于采集电阻tr1的电压信号，并将电压信号转换成温度值。led负载模块4包括一电路板41，led灯珠和温度检测模块5均与电路板41焊接，热敏电阻ntc1的阻值能够随着电路板41的温度变化而改变。换言之，近光灯串、远光灯串及温度检测模块5均焊接在同一块电路板41上，当近光灯串和远光灯串工作时，led灯珠会发热，该热量可以通过电路板41被热敏电阻ntc1感应到，热敏电阻ntc1的阻值会随着温度变化而改变，从而使得流过电阻tr1的电流发生改变，进而改变电阻tr1分到的电压值u1。ad采样接口11用于采集该电压值u1，单片机15可以将电压值u1的大小转成对应的温度值，从而实现对led负载模块4表面温度的实时监测，当温度超过一定阈值时，muc控制模块1可以自动降低led驱动模块3的输出电流，使得led负载模块4的温度降低，防止led灯珠烧毁。
27.在本实施例中，led驱动模块3包括一驱动芯片31，驱动芯片31包含引脚ssn、引脚sck、引脚mosi、引脚miso、引脚pwm1、引脚pwm2及引脚vin，引脚ssn、引脚sck、引脚mosi及引脚miso均与spi通信接口12相连，引脚pwm1和引脚pwm2均与pwm输出接口13相连，引脚pwm1与近光灯串相连，引脚pwm2与远光灯串相连，引脚vin与升压模块2相连。其中，引脚ssn用于spi选择输入，引脚sck用于spi时钟输入，引脚mosi用于spi数据输入，引脚miso用于spi数据输出，换言之，引脚ssn、引脚sck和引脚mosi是ttl输入，引脚miso是开漏输出，引脚ssn、引脚sck、引脚mosi及引脚miso用于配置驱动芯片31的内部寄存器，并可以用于模拟调光；引脚pwm1用于通道一的pwm调光输入(例如可以是控制通道一的输入电流)，引脚pwm2用于通道二的pwm调光输入(例如可以是控制通道二的输入电流)，引脚pwm1和引脚pwm2可以用于数字调光；引脚vin用于接收升压模块2的电压。具体的，引脚ptb0与引脚ssn相连，引脚ptb1与引脚sck相连，引脚ptb2与引脚miso相连，引脚ptb3与引脚mosi相连，引脚pta0与引脚pwm1相连，引脚ptb4与引脚pwm2相连。
28.具体的，驱动芯片31还包括引脚boot1、引脚boot2、引脚gate1、引脚gate2、引脚csn1、引脚csn2、引脚csp1及引脚csp2，led驱动模块3还包括mos管dq1、mos管dq2、电阻dr3及电阻dr4。其中，引脚boot1与mos管dq1的源极相连，引脚gate1与mos管dq1的栅极相连，引脚csn1与mos管dq1的漏极相连，电阻dr3的一端与mos管dq1的漏极相连，电阻dr3的另一端与引脚csp1相连，以此，可以组成一个通道一的降压控制器。同样的，引脚boot2与mos管dq2的源极相连，引脚gate2与mos管dq2的栅极相连，引脚csn2与mos管dq2的漏极相连，电阻dr4的一端与mos管dq2的漏极相连，电阻dr4的另一端与引脚csp2相连，以此，可以组成一个通道二的降压控制器。两个降压控制器可以实现分流fet调光，并且由于led负载模块4开启和关闭的时间极快，可以通过调低pwm信号的占空比实现led低亮度控制。其中，mos管dq1和dq2能够控制电路输出的导通和关断。
29.进一步地，驱动芯片31还包括引脚en/uv、引脚sw1、引脚sw2、引脚vcc1、引脚vcc2、引脚vled1及引脚vled2。led驱动模块3还包括电阻dr1和电阻dr2，电阻dr1的一端与引脚vin相连，电阻dr1的另一端与电阻dr2的一端相连，电阻dr2的另一端接地，电阻dr2的一端与引脚en/uv相连，电阻dr1和dr2用于设置欠压时的关闭输出，设置的阈值可以是低于25v时关闭输出。led驱动模块3还包括电感dl1和电感dl2，电感dl1的一端与引脚sw1相连，电感dl1的一端同时与mos管的源极相连，电感dl1的另一端与近光灯串相连，电感dl2的一端与引脚boot2相连，电感dl2的一端同时与mos管dq2的源极相连，电感dl2的另一端与远光灯串相连，电感dl1和dl2具有储能和降压的作用。led驱动模块3还包括肖基特二极管dd2和dd4，肖基特二极管dd2的输入端接地，肖基特二极管dd2的输出端与mos管dq1的源极连接，肖基特二极管dd4的输入端接地，肖基特二极管dd4的输出端与mos管的源极相连，当mos管dq1和dq2关断时，肖基特二极管dd2和dd4分别可以给电感dl1和dl2提供续流回路。led驱动模块3还包括二极管dd3和dd5，二极管dd3的输入端与引脚vcc2相连，二极管dd3的输出端与引脚boot2相连，二极管dd5的输入端与引脚vcc1相连，二极管dd5的输出端与引脚boot1相连，二极管dd3和dd5可以防止电流倒灌，保护驱动芯片31。led驱动模块3还包括电容dc3和dc4，电容dc3的一端接地，电容dc3的另一端与二极管dd3的输入端相连，电容dc4的一端接地，电容dc4的另一端与二极管dd5的输入端相连，电容dc3和dc4具有滤波和储能的作用。led驱动模块3还包括电容dc1和dc2，电容dc1的一端与引脚boot1相连，电容dc1的另一端与肖基特二
极管dd2的输出端相连，电容dc2的一端与引脚boot2相连，电容dc2的另一端与肖基特二极管dd4的输出端相连，电容dc1和dc2用于储能。需要注意的是，驱动芯片31内部的高边mos管电压需要高于引脚vcc1和vcc2的电压，以驱动高边mos管的通断。
30.实施例二
31.如图4所示，一种车用大功率led控制电路的控制方法，采用实施例一的车用大功率led控制电路，该控制方法包括以下步骤。
32.s1、升压模块2将电源输入的低电压升高至大于led负载模块4的偏置电压，使得led负载模块4能够在低温环境下正常点亮；
33.s2、mcu控制模块1对led驱动模块3进行调光控制，并采集温度检测模块5的温度变化，对led负载模块4进行过热保护；
34.s3、led驱动模块3通过调光控制大功率的led负载模块4动态点亮。
35.需要说明的是，升压模块2能够输出稳定的电压用于驱动led负载模块4，ad采样接口11可以采集温度检测模块5的电压变化，并将电压信号转换成温度值，再通过pid算法对led负载模块4进行智能过热保护，防止led灯串烧毁。spi通信接口12可以为led驱动模块3进行程序控制及故障上报，pwm输出接口13可以输出pwm信号发送给led驱动模块3，led驱动模块3再根据该pwm信号实现近光灯串和远光灯串的调光。驱动芯片31内部具有寄存器以及温控单元，该温控单元用于监控驱动芯片31自身的温度变化，温度检测模块5用于检测led负载模块4的温度变化，两者测量出的数据可以存储在寄存器内，当数据值超过设定阈值时，可以通过spi接口(即引脚ssn、引脚sck、引脚mosi及引脚miso)上报故障给mcu控制模块1，实现对led驱动模块3及led负载模块4的智能保护。
36.在本发明中，对近光灯串和远光灯串的调控可以由两种方式实现，一种是模拟调控(模拟调光是对led的驱动电流的幅度进行调制)，一种是数字调控(数字调光是使led的驱动电流直接跟随pwm调光信号的占空比变化)。其中，模拟调控是通过spi通信来实现的(具体请参考实施例一的相关部分)，数字调控是通过pwm信号实现的，两种调光方式可以单独作用，也可以同时作用，这样，能够增大调光范围，使得led驱动电路相应的驱动电流变化区间在0.5％～100％，同时能够提高调光精度。
37.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要如权利要求范围来确定其技术性范围。

技术特征：
1.一种车用大功率led控制电路，其特征在于，包括：mcu控制模块(1)，以及升压模块(2)，所述升压模块(2)与所述mcu控制模块(1)连接；led驱动模块(3)，所述led驱动模块(3)与所述mcu控制模块(1)连接，所述led驱动模块(3)与所述升压模块(2)连接；led负载模块(4)，所述led负载模块(4)与所述led驱动模块(3)连接，所述led负载模块(4)包含一温度检测模块(5)，所述温度检测模块(5)用于检测led负载模块(4)的温度，所述温度检测模块(5)与所述mcu控制模块(1)连接。2.如权利要求1所述的车用大功率led控制电路，其特征在于，所述led负载模块(4)包括由多颗led灯珠串联组成的近光灯串和远光灯串。3.如权利要求2所述的车用大功率led控制电路，其特征在于，所述mcu控制模块(1)设有ad采样接口(11)、spi通信接口(12)及pwm输出接口(13)，所述ad采样接口(11)与温度检测模块(5)连接，所述spi通信接口(12)和pwm输出接口(13)均与所述led驱动模块(3)连接。4.如权利要求2所述的车用大功率led控制电路，其特征在于，所述温度检测模块(5)包括电阻tr1以及热敏电阻ntc1，所述电阻tr1与热敏电阻ntc1串联，所述mcu控制模块(1)连接在所述电阻tr1以及热敏电阻ntc1之间，所述mcu控制模块(1)用于采集电阻tr1的电压信号，并将电压信号转换成温度值。5.如权利要求4所述的车用大功率led控制电路，其特征在于，所述led负载模块(4)包括一电路板(41)，所述led灯珠和温度检测模块(5)均与所述电路板(41)焊接，所述热敏电阻ntc1的阻值能够随着电路板(41)的温度变化而改变。6.如权利要求3所述的车用大功率led控制电路，其特征在于，led驱动模块(3)包括两个输出通道，一个输出通道用于控制近光灯串，另一个输出通道用于控制远光灯串。7.如权利要求6所述的车用大功率led控制电路，其特征在于，所述led驱动模块(3)包括一驱动芯片(31)，所述驱动芯片(31)包含引脚ssn、引脚sck、引脚mosi、引脚miso、引脚pwm1、引脚pwm2及引脚vin，所述引脚ssn、引脚sck、引脚mosi及引脚miso均与所述spi通信接口(12)相连，所述引脚pwm1和引脚pwm2均与pwm输出接口(13)相连，所述引脚pwm1与所述近光灯串相连，所述引脚pwm2与远光灯串相连，所述引脚vin与升压模块(2)相连。8.一种车用大功率led控制电路的控制方法，采用如权利要求1-7任一项所述的车用大功率led控制电路，所述控制方法包括以下步骤：s1、升压模块(2)将电源输入的低电压升高至大于led负载模块(4)的偏置电压，使得led负载模块(4)能够在低温环境下正常点亮；s2、mcu控制模块(1)对led驱动模块(3)进行调光控制，并采集温度检测模块(5)的温度变化，对led负载模块(4)进行过热保护；s3、led驱动模块(3)通过调光控制大功率的led负载模块(4)动态点亮。

技术总结
本发明公开了一种车用大功率LED控制电路，包括：MCU控制模块，以及升压模块，升压模块与MCU控制模块连接；LED驱动模块，LED驱动模块与MCU控制模块连接，LED驱动模块与升压模块连接；LED负载模块，LED负载模块与LED驱动模块连接，LED负载模块包含一温度检测模块，温度检测模块用于检测LED负载模块的温度，温度检测模块与MCU控制模块连接。本发明的大功率灯串仍可以实现低亮度调节，同时还可以监控LED负载模块的热量，防止烧毁。防止烧毁。防止烧毁。


技术研发人员：赵奥林 徐宝奇 李静 徐婷婷 郑丽丽 周金生
受保护的技术使用者：常州星宇车灯股份有限公司
技术研发日：2021.12.29
技术公布日：2023/7/13