一种LED汽车前照灯驱动装置

本发明属于电力电子变换器，具体涉及一种boost变换器及控制方法。

背景技术：

1、led汽车前照灯的光照度和色温是汽车行驶中非常重要的安全保障，光照度的调节功能可以实现实时补光作用，防止强光刺激眼部；色温的调节可以增强前照灯的穿透性，在雾霾天气是安全形式的重要保证。但当前存在的led前照灯及其驱动系统很少有可以实现led前照灯光照度和色温无极调节功能的。

2、针对于led汽车前照灯驱动装置的研究，有研究者提出一种led前照灯驱动电路的设计方法及系统，该方法采用模型重构模块、参数检测模块、分析模块，通过检测非储能元件参数来得到led驱动电路的最佳储能元件参数，从而获得更加小型化的led驱动电路。但该方案仅是性能的优化，无法获得光照度和色温的调节功能。还有研究者提出一种双色温led前照灯的驱动系统,通过在多个灯座上同时安装高色温led光源和低色温led光源实现两种色温的照明功能，但该专利无法实现光照度的调节，也无法实现测温的无极调节。由此可见，对于实现led汽车前照灯光照度和色温无级调节功能的研究至关重要。

技术实现思路

1、为了克服上述不足，本发明的目的在于提供一种基于boost变换器的led汽车前照灯驱动装置，可以实现汽车前照灯光照度和色温的无级调节，同时应用元件少，体积小，成本低，控制简单。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、驱动主电路为两路boost变换器，其特征在于，包括电源输入端vin、输入滤波电容cin、输入滤波电感l1和l2、主开关s1和s2、输出续流二极管d1和d2、输出滤波电容c01和c02、冷光和暖光led的输出电压vc和vh、输出电流ic和ih；

4、所述主开关s1的漏极连接输入滤波电感l1的一端和输出续流二极管d1的正极；

5、所述主开关s2的漏极连接输入滤波电感l2的一端和输出续流二极管d2的正极；

6、所述输入滤波电感l1的另一端连接电源输入端vin的正极和输入滤波电容cin的正极；

7、所述输入滤波电感l2的另一端连接电源输入端vin的正极和输入滤波电容cin的正极；

8、所述输出续流二极管d1的负极连接输出滤波电容c01的正极和输出电压vc的正极；

9、所述输出续流二极管d2的负极连接输出滤波电容c02的正极和输出电压vh的正极；

10、所述电源输入端vin的负极、输入滤波电容cin、主开关s1的源极、主开关s2的源极、输出滤波电容c01的负极、输出滤波电容c02的负极、输出电压vc的负极、输出电压vh的负极共地。

11、所述每个led单元由一个冷色灯珠和一个暖色灯珠组成，多个led单元进行串联组成led前照灯，其中串联时冷色灯珠和冷色灯珠串联，暖色灯珠和暖色灯珠串联，两组串联的led灯珠共地。

12、所述的主开关s1和s2型号均为imza120r014m1h。

13、所述主开关s1和s2均有反并联二极管。

14、所述主开关s1和s2的工作频率均为100khz。

15、所述电源vin参数为12v。

16、所述输出续流二极管d1和d2型号为 idw100e60。

17、所述输入滤波电容cin容值1000μf，输出滤波电容c01容值1000μf，c02容值1000μf；所述输入滤波电感l1感值1000μh，l2感值1000μh。

18、一种led汽车前照灯驱动装置的控制方法包括以下步骤：

19、步骤一，将给定的光照度值转换成对应的电流参考值，用电流参考值减去总的驱动电流值，得到电流误差；

20、步骤二，将得到的电流误差，和vin、vc、vh共同送入闭环控制器得到控制占空比的初始值，可以实现光照度无级调节，闭环控制器可以根据需要选择pi控制器、滑模控制器等各类控制器；

21、步骤三，根据vh、vc、ih、ic分别计算led冷光灯组和暖光灯组的基准占空比，基准占空比定义为led电压为前向电压时，boost变换器的占空比，可以在驱动中，通过记录ih、ic分别由0开始增大时，对应的vh、vc相应的占空比来计算得到；

22、步骤四，用占空比初始值减去两个基准占空比得出可调的占空比部分，再乘以色温给定系数，然后加上占空比基准值得到最终占空比，色温是由色温给定系数控制，冷暖光灯珠色温给定系数和为1，最后送去pwm发生器驱动boost变换器给led指定的光照度和色温。

23、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

24、本发明提供一种led汽车前照灯驱动装置，驱动主电路采用两路boost变换器，应用元件少，成本低，体积小，在控制方法中提出一种基准占空比计算方法，利用基准占空比的方法调节色温，可以实现无级调节led汽车前照灯的光照度和色温，所得灯光光照度和色温调节准确，灯光混合质量好。

25、图1为本发明具体实施例中的一种led汽车前照灯驱动装置驱动主电路拓扑图。

26、图2为本发明具体实施例中的一种led汽车前照灯驱动装置led灯珠布置图。

27、图3为本发明具体实施例中的一种led汽车前照灯驱动装置测量和控制系统结构图。

28、图中，vin是电源输入端，cin是输入滤波电容，l1和l2是输入滤波电感，s1和s2是boost变换器的主开关管，d1和d2是输出续流二极管，co1和co2是输出滤波电容，vc和vh是冷光和暖光led的输出电压，ic和ih是冷光和暖光led的输出电流，g端与图1中的g端相连并连接到地，对地的电流是ig，同时也是led汽车前照灯的总驱动电流。

技术特征：

1.一种led汽车前照灯驱动装置，其特征在于，驱动主电路包括电源输入端vin、输入滤波电容cin、输入滤波电感l1和l2、主开关s1和s2、输出续流二极管d1和d2、输出滤波电容c01和c02、输出电压vc和vh、输出电流ic和ih；

2.根据权利要求1所述的一种led汽车前照灯驱动装置，其特征在于，每个led单元由一个冷色灯珠和一个暖色灯珠组成，多个led单元进行串联组成led前照灯，其中串联时冷色灯珠和冷色灯珠串联，暖色灯珠和暖色灯珠串联，两组串联的led灯珠共地。

3.根据权利要求1所述的一种led汽车前照灯驱动装置，其特征在于，所述的主开关s1和s2型号均为imza120r014m1h。

4.根据权利要求1所述的一种led汽车前照灯驱动装置，其特征在于，主开关s1和s2均有反并联二极管。

5.根据权利要求1所述的一种led汽车前照灯驱动装置，其特征在于，主开关s1和s2的工作频率均为100khz。

6.根据权利要求1所述的一种led汽车前照灯驱动装置，其特征在于，所述的电源vin参数为12v。

7.根据权利要求1所述的一种led汽车前照灯驱动装置，其特征在于，所述的输出续流二极管d1和d2型号均为idw100e60。

8.根据权利要求1所述的一种led汽车前照灯驱动装置，其特征在于，所述的输入滤波电容cin容值1000μf，输出滤波电容c01容值1000μf，c02容值1000μf；所述输入滤波电感l1感值1000μh，l2感值1000μh。

9.一种led汽车前照灯驱动装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
一种LED汽车前照灯驱动装置，驱动主电路包括电源输入端V<subgt;in</subgt;、输入滤波电容C<subgt;in</subgt;、输入滤波电感L<subgt;1</subgt;和L<subgt;2</subgt;、主开关S<subgt;1</subgt;和S<subgt;2</subgt;、输出续流二极管D<subgt;1</subgt;和D<subgt;2</subgt;、输出滤波电容C<subgt;01</subgt;和C<subgt;02</subgt;、输出端电压V<subgt;C</subgt;和V<subgt;H</subgt;以及输出端电流i<subgt;C</subgt;和i<subgt;H</subgt;。在控制系统中，提出一种基准占空比的计算方法，利用基准占空比的方法调节色温，本发明可以无级调节LED汽车前照灯的光照度和色温，所得灯光光照度和色温调节准确，灯光混合质量好，且元件数量少、成本低、尺寸小、控制简单。

技术研发人员：李亚卓,程旭峰
受保护的技术使用者：河北科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13