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汽车仪表背光灯的恒流源电路设计李静,蔡祥宝,陶志阔
作者:管理员    发布于:2018-04-11 14:01:22    文字:【】【】【

  随着科技的飞速发展,LED作为一种新型的节能、安全、环保光源,具有体积小、耗电低、亮度高、寿命长等传统光源不及的特点,广泛应用在汽车仪表的背光灯中M.由LED伏安特性曲线可知,LED光源的发光强度主要取决于流过它的电流,轻微的电流变化便会导致LED亮度的变化,因此其对电源的稳定性要求极高M.为了研究车载发电机电源在高压脉冲下对汽车仪表LED背光灯亮度变化的影响,本文在ISO 7637-2:2004道路车辆由传导和耦合引起的电骚扰测试标准下,通过对汽车仪表LED背光灯车载系统环境的现实模拟,重现了车载发电机在高压脉冲下导致汽车仪表LED背光灯亮度变化的场景5.为了改善这种不稳定的情况,本文提出了一种基于低功耗双运算放大器LM2904和三极管设计的恒流源电路,并通过电路仿真对相关参数进行测试。

  测试结果验证了该方案具有精度高、稳定性强、成本较低等优点,因此具有一定的可行性6. 1ISO7637标准,其对应波形参数如表1所示。脉冲5b的波形如所示,其对应波形参数如表2所示7. 76374:2004国际标准要求,对汽车仪表LED背光灯开展脉冲5b,流过LED背光灯的电流变大,从而导致汽车仪表LED背光灯变亮。为了改善此种情况,需要对流过LED灯的电流加以限制,因此必须提高车载电源的稳定性8.目前针对汽车仪表背光灯变亮问题已存在些整改方案。比如,电源端增加瞬态抑制二极管TVS.TVS是普遍使用的种新型高效电路保护器件,它具有极快的响应时间(亚纳秒级)和相当高的浪涌吸收能力。当它的两端经受瞬间的高能量冲击时,TVS能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗,以吸收一个瞬间大电流,从而把它的两端电压箝制在一个预定的数值上,进而保护后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。若对仪表进行24V过压。它主要由输入时钟脉冲信号Vclock、低功耗双运算放大器LM2904、三极管Q、LED背光灯、车身电池KL30、电阻尺等组成。首先给核心部件运放LM2904正向输入极提供幅度为5V的脉冲信号Vclock,经电阻分压后可得运放正极电压,由于运放在理想状态下,根据“虚短”和“虚断”可得运放负极电压以及与负极相连的三极管发射极的电压。又由于该三极管发射极电压是固定的,从而根据与发射极相连的电阻来确定经三极管导通的电流是恒定的,该电流的大小由外接电阻的大小决定,因此该路提供恒定电流驱动LED负载,从而改善LED背光灯因车身电压变化而突变的现象。

  LED背光恒流源电路系统组成框图运算放大器LM2904作为恒流源电路的核心部分,其内部包括两个独立的低功耗双运算放大器LM2904YPTA和LM2904YPTB,为8脚双列扁平式塑料封装。具有内部带有频率补偿、直流电压增益高、单位增益频带宽、功耗电流低等特点,适用于电源电压范围较宽的单电源或双电源。目前该运放在汽车及工业控制系统中得到了广泛的应用,其引脚图如所示。

  2.3恒流源电路设计本文设计的恒流源电路,其输出电流是恒定的。电路中的运算放大器采用了带负反馈的理想运放LM2904;发光二极管diode的导通压降为6V(此处模拟了LCD屏内部背光灯的压降);电阻的精度为0.1%,阻值是:尺1、财、/6为8选取车身电压到的电压)。恒流源的电路原理图如所示。

  两端电压;V(n4)为电阻R3端电压;V(n3)为运放负极电压。再根据“虚短”可知:运放正极电压V(n2)等于运放负极电压V(n3),从而电阻R3端的电压V(n4)等于运放正极电压V(n2),即:由于R3阻值为6.8a故流过R3的电流KR3)为:V(n4)0.恒流源电路原理图在该图中,BLPWM为单片机MCU的输出信号,信号波形为固定占空比的脉冲信号,信号幅值Vclock为5V.当BLPWM为高电压5V时,R2与R1进行分压,运放LM2904YPTA的正极电压为:理想状态下,根据“虚断”可知,运放正极/+和负极/电流约为零,故R4上无电流流过,从而R4上无压降。所以电阻R3端的电压V(n4)等于运放反向输入端的电压V(n3),即:发射极的电压是固定的,故此时通过三极管Q1电流/(Q1)为恒定值,约为66.8mA.同时三极管Q1是一个基极电流控制的电路,故电阻R7上存在一定的电流,V(n7)与V(n8)之间存在一定的压差。因此:极电压;V(KL30A)为车身电压;V(diode)为二极管导通压降。

  LM2904YPTA和LM2904YPTB是同一款芯片LM2904,此芯片内有8个pin脚且内部集成了两个运放。为了便于理解,在中将两个运放工作原理一样,故流过Q2的电流/(Q2)也约为66.因此两路电路n11和“12的电流均为66.8mA.由于这两路电路外部是接在LED灯上的,故流过LED灯的电流为恒定值66.8mA.根据该恒流源电路工作原理以及设定的车身电池电压KL30A,设计LED连接方式如所示。即LED1与LED2串联,流过电流约为66.8mA,LED3和LED4串联,流过的电流也约为L<:l 66.8mA.故此电路一LED连接电路图般情况下可以点亮4个LED灯(其中KL30A为车身电池3部分参数仿真测试为了对该恒流源电路进行原理验证,需对部分参数进行仿真测试,仿真结果如所示。其中(a)为5V的输入脉冲信号Vclock;极输入电压V(n2),(c)为电阻丑3端电压V(n4),由仿真结果可得尺3端电压与运放LM2904YPTA输入端恒流源部分参数仿真结果具有一定的可行性。

  4结论本文主要阐述了一种用于汽车仪表背光灯的双路通用运算放大器LM2904与三极管组成的恒流源电路的设计方案。通过对恒流源电路部分参数进行仿真测试可以看出,流过LED背光灯的电流是恒定的,且其值可根据外接电阻的大小设定,因此该电流值的精度较高。另外该恒流源电路结构简单,易于实现,成本低,所以具有一定的可行性。从而该方案适用于解决汽车仪表背光灯在高压脉冲下亮度变化的问题。

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