摘 要:為了實(shí)現(xiàn)汽車LED前照燈遠(yuǎn)近光光照度和色溫的無(wú)極調(diào)節(jié),提出一種基于改進(jìn)滑??刂撇呗缘男滦蚅ED前照燈驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)方案。采用4路獨(dú)立控制的Boost變換器作為主電路拓?fù)?,分別控制近光暖光、近光冷光、遠(yuǎn)光暖光、遠(yuǎn)光冷光燈組,構(gòu)建了該電路拓?fù)涞臄?shù)學(xué)模型,并提出了一種新型復(fù)合滑??刂撇呗?。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了軟硬件設(shè)計(jì),研制了一臺(tái)36 W的試驗(yàn)樣機(jī),對(duì)該控制策略進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明:基于提出的新型基準(zhǔn)占空比調(diào)制的復(fù)合滑??刂撇呗栽O(shè)計(jì)的LED前照燈驅(qū)動(dòng)器可分別通過(guò)設(shè)置參考電流值和色溫給定系數(shù)無(wú)極調(diào)節(jié)LED燈的光照度和色溫;近光冷、暖LED的輸出電壓紋波約為1 V,響應(yīng)時(shí)間僅約為0.1 s,系統(tǒng)輸出穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、切換流暢。研究結(jié)果可為汽車LED前照燈的自動(dòng)化設(shè)計(jì)提供參考。
關(guān)鍵詞:電力電子技術(shù);驅(qū)動(dòng)器;汽車LED前照燈;Boost變換器;滑??刂?/p>
中圖分類號(hào):
TM461
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
DOI: 10.7535/hbgykj.2024yx04009
Design of automobile LED headlamp driver based on improved sliding mode control strategy
LI Yazhuo, CHENG Xufeng, HAN Mingyang
(School of Mechanical Engineering, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang, Hebei 050018, China)
Abstract:In order to realize the stepless adjustment of the high and low beam illumination and color temperature of automobile LED headlamps, a new LED headlamp driver design scheme based on an enhanced sliding mode control strategy was proposed. The main circuit topology adopt a four-channel independent Boost converter to control the low beam warm light, low beam cold light, high beam warm light and high beam cold light, respectively. A mathematical model of the circuit topology was constructed, and a new composite sliding mode control strategy was proposed. On this basis, the software and hardware designs were carried out, and a 36 W test prototype was developed to verify the control strategy through experiments. The results show that the LED headlamp driver based on the proposed composite sliding mode control strategy of the new reference duty cycle modulation can adjust the illumination and color temperature of the LED headlamp by setting the reference current value and the color temperature given coefficient, respectively. The output voltage ripple of the low beam cold and warm LED is about 1 V, and the response time is only about 0.1 s. The system has stable output, fast response speed and smooth switching. The research results can provide reference for the automation design of automobile LED headlamp.
Keywords:power electronics; driver; automobile LED headlamp; Boost converter; sliding mode control
汽車發(fā)光二極管(light emitting diode, LED)燈相比于傳統(tǒng)鹵素?zé)艟哂行矢?、工作壽命長(zhǎng)、體積小、亮度高等優(yōu)勢(shì),所以被應(yīng)用在越來(lái)越多的汽車上[1-3]。汽車LED前照燈的光照度和色溫是汽車行駛中非常重要的安全保障,其中LED燈的光照度負(fù)責(zé)提供充足的照明,提高駕駛員在夜晚或惡劣天氣的能見度,還可以防止強(qiáng)光刺激眼部[4-5];而色溫可以增強(qiáng)前照燈的穿透性,是霧霾天氣中汽車安全行駛的重要保證[6-8]。具有無(wú)極調(diào)節(jié)光照度和色溫功能的汽車LED前照燈,可以根據(jù)不同的能見度和行駛環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整,可極大地提升駕駛舒適度和行車安全。基于此,LED驅(qū)動(dòng)器成為研究熱點(diǎn)。目前的LED驅(qū)動(dòng)器主要分為開關(guān)電源型和線性穩(wěn)壓器型[8],開關(guān)電源比線性穩(wěn)壓器的效率更高、輸出電壓范圍更大、發(fā)熱更低,是LED驅(qū)動(dòng)器電路結(jié)構(gòu)的主流[10]。
對(duì)于LED驅(qū)動(dòng)器,文獻(xiàn)[11]設(shè)計(jì)了基于Buck變換器的汽車LED前照燈驅(qū)動(dòng)器,通過(guò)脈沖寬度調(diào)制(pulse width modulation, PWM)實(shí)現(xiàn)對(duì)光照度的調(diào)節(jié),采用電位器調(diào)節(jié)色溫,然而,電位器的加入增加了系統(tǒng)的損耗,且手動(dòng)操作無(wú)法做到LED的無(wú)極調(diào)節(jié)。文獻(xiàn)[12]提出一種基于Boost變換器的混合升壓LED驅(qū)動(dòng)器,在降低開關(guān)器件電壓應(yīng)力的同時(shí)實(shí)現(xiàn)LED的光照度調(diào)節(jié)。文獻(xiàn)[13]和文獻(xiàn)[14]提出一種3路Buck 以及三電平Boost變換器的LED驅(qū)動(dòng)器,實(shí)現(xiàn)了寬范圍的LED光照度調(diào)節(jié)。文獻(xiàn)[15]和文獻(xiàn)[16]在Buck/Boost變換器中引入軟開關(guān)電路,可以實(shí)現(xiàn)場(chǎng)效應(yīng)管(metal-oxide-semiconductor field effect transistor,MOSFET)的零電壓開通,在實(shí)現(xiàn)LED光照度調(diào)節(jié)的同時(shí)提高了LED驅(qū)動(dòng)器的效率。以上文獻(xiàn)中的LED驅(qū)動(dòng)器均僅能實(shí)現(xiàn)LED的光照度調(diào)節(jié),對(duì)于LED的色溫則無(wú)法做到無(wú)極調(diào)節(jié)。
本文提出一種基于新型基準(zhǔn)占空比調(diào)制的復(fù)合滑模控制策略的LED驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)方案,采用4路獨(dú)立控制的Boost變換器作為主驅(qū)動(dòng)電路,實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車LED前照燈的光照度和色溫的無(wú)極調(diào)節(jié)。
1 電路拓?fù)浜涂刂撇呗?/p>
1.1 驅(qū)動(dòng)器的主電路拓?fù)?/p>
目前的LED驅(qū)動(dòng)器主要基于Buck變換器或Boost變換器[11-16],Buck變換器為降壓變換器,Boost為升壓變換器,汽車電源多數(shù)采用12 V低壓電源,而汽車LED前照燈的電壓約為35 V左右,需要工作在升壓狀態(tài),所以本文選擇基于Boost變換器設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)器電路實(shí)現(xiàn)對(duì)LED燈的電流實(shí)時(shí)調(diào)節(jié),從而達(dá)到無(wú)極調(diào)節(jié)LED光照度的目的。
本文所提出的汽車LED前照燈驅(qū)動(dòng)器的主電路拓?fù)溆?路Boost變換器組成(如圖1所示)。其中:上2路Boost變換器控制近光狀態(tài)下的光照度和色溫,下2路Boost變換器控制遠(yuǎn)光狀態(tài)下的光照度和色溫;Vin是電源輸入端電壓;Cin是輸入濾波電容;L1,L2,L3,L4是輸入濾波電感;IL1,IL2,IL3,IL4是輸入濾波電感的電流;Q1,Q2,Q3,Q4是Boost變換器的主開關(guān)管;D1,D2,D3,D4是輸出續(xù)流二極管;Co1,Co2,Co3,Co4是輸出濾波電容;IJC,IJH分別為近光冷、暖燈珠的驅(qū)動(dòng)電流,IYC,IYH分別為遠(yuǎn)光冷、暖燈珠的驅(qū)動(dòng)電流。圖2為L(zhǎng)ED燈珠的布置圖,每個(gè)LED單元由2個(gè)LED燈珠組成,一個(gè)為冷色燈光,另一個(gè)為暖色燈光。多個(gè)LED單元進(jìn)行串聯(lián)組成LED前照燈,其中串聯(lián)時(shí)冷色燈珠和冷色燈珠串聯(lián),暖色燈珠和暖色燈珠串聯(lián)。串聯(lián)完成后,LED燈的4個(gè)陽(yáng)極對(duì)應(yīng)的電壓分別為VJC,VJH,VYC,VYH,其中VJC,VJH分別是近光冷、暖色燈珠陽(yáng)極對(duì)應(yīng)的電壓,VYC,VYH分別是遠(yuǎn)光冷、暖色燈珠陽(yáng)極對(duì)應(yīng)的電壓,分別與圖1中的VJC,VJH,VYC,VYH一致。4組串聯(lián)的LED燈珠共地,與圖1中的地相連。
1.2 驅(qū)動(dòng)器控制策略
對(duì)于驅(qū)動(dòng)器的控制,本文提出一種新型基準(zhǔn)占空比調(diào)制的復(fù)合滑模控制策略。由于該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在近光和遠(yuǎn)光狀態(tài)下對(duì)于光照度和色溫的控制策略完全一樣,本文只介紹系統(tǒng)在近光狀態(tài)下的控制策略,圖3為近光控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
由圖3可知,光照度給定值變換模塊將給定的光照度值轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電流參考值,用電流參考值IR減去近光總驅(qū)動(dòng)電流值IJG,得到電流誤差e,再和輸入電壓、近光冷光驅(qū)動(dòng)電壓、近光暖光驅(qū)動(dòng)電壓共同送入滑??刂破??;?刂破髟O(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于滑模面和趨近率的建立,確保系統(tǒng)可以在短時(shí)間內(nèi)收斂。在此之前需要先構(gòu)建系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,本文構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型中,輸入電壓為實(shí)際汽車中的供電電源,是一個(gè)范圍值,在構(gòu)建數(shù)學(xué)模型時(shí)忽略電磁干擾帶來(lái)的擾動(dòng)以及熱噪聲帶來(lái)的噪聲。根據(jù)圖1的主電路模型可以得到LED前照燈驅(qū)動(dòng)器的數(shù)學(xué)模型表達(dá)式為
dIJGdt=2VinL+VJC+VJHLD-1,
dVJCdt=-VJC+Vf1CoRJC+IL1Co1-D,
dVJHdt=-VJH+Vf2CoRJH+IL2Co1-D,(1)
式(1)中:IJG為近光總驅(qū)動(dòng)電流;Vf1,Vf2分別為近光冷、暖光LED的前向電壓;L為2個(gè)濾波電感器的電感;D為2個(gè)主開關(guān)的占空比初始值;Co為2個(gè)輸出濾波電容器的電容;RJC,RJH分別為近光冷、暖光LED的內(nèi)阻;d為微分;t為時(shí)間。利用誤差值進(jìn)行滑模面的設(shè)計(jì),本文采用線性滑模面與積分滑模面相結(jié)合的方式,構(gòu)建出的滑模面表達(dá)式為
S=Ce+∫edt,(2)
式(2)中:S為滑模面函數(shù);C為滑模面系數(shù);e為電流誤差。對(duì)式(2)求導(dǎo)并選擇指數(shù)趨近率得到式(3):
dSdt=
-2CVinL+e-CVJC+VJHLD-1=
-nsgnS-kS,(3)
式中:n和k為開關(guān)系數(shù);sgn為符號(hào)函數(shù),即Sgt;0,則sgn(S)=1;S=0,sgn(S)=0;Slt;0,sgn(S)=-1。最終得出控制量占空比初始值為
D=1-2VinVJC+VJH+LeCVJC+VJH+
LnsgnS+LkSCVJC+VJH。(4)
根據(jù)VJH,VJC,IJH,IJC分別計(jì)算出近光LED冷光燈組和暖光燈組的基準(zhǔn)占空比。基準(zhǔn)占空比為Boost變換器輸出該LED前向電壓時(shí)的占空比,可以在驅(qū)動(dòng)中通過(guò)記錄IJH,IJC分別由0開始增大時(shí),對(duì)應(yīng)的VJH,VJC相應(yīng)的占空比來(lái)計(jì)算得到。先將占空比初始值減去2個(gè)基準(zhǔn)占空比,得出可控的占空比部分,再乘以色溫給定系數(shù)X(冷、暖色溫給定系數(shù)和為1,系數(shù)越大,色溫越暖),通過(guò)X對(duì)占空比再分配,最后加上基準(zhǔn)占空比值,送入PWM發(fā)生器,驅(qū)動(dòng)Boost變換器實(shí)現(xiàn)LED指定的光照度和色溫。即,由總驅(qū)動(dòng)電流控制汽車LED前照燈的光照度,由色溫給定系數(shù)控制色溫,從而實(shí)現(xiàn)汽車LED前照燈光照度與色溫的無(wú)極調(diào)節(jié)。
2 樣機(jī)設(shè)計(jì)
2.1 主電路設(shè)計(jì)
因?yàn)?路Boost變換器在結(jié)構(gòu)和選型上完全一樣,所以本文給出近光冷光LED驅(qū)動(dòng)器的硬件設(shè)計(jì)圖,見圖4。驅(qū)動(dòng)器的輸入電壓采用8~15 V直流電源供給,與汽車中的12 V低壓電源系統(tǒng)一致;總輸入濾波電容采用1 000 μF的直插式電解電容器;4路獨(dú)立Boost變換器的輸入端均并聯(lián)1 μF CBB電容器濾波,其中,電解電容器負(fù)責(zé)濾除低頻干擾,CBB電容器負(fù)責(zé)濾除高頻干擾;為了降低Boost變換器的輸出紋波,需要使電感電流為連續(xù)狀態(tài),所以輸入濾波電感值需要大一些。
本文采用的輸入濾波電感均為1 mH;MOSFET為英飛凌(Infineon)科技公司提供的IRFS4615,最大漏源電壓為150 V,最大導(dǎo)通電流為33 A;續(xù)流二極管為SMC(中國(guó))有限公司提供的MBRB2060CT肖特基二極管,最大反向電壓為60 V;輸出濾波電容原理與輸入電容一致,同樣采用1 μF CBB電容器濾波和1 000 μF的直插式電解電容器并聯(lián)。
2.2 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
本文所選用的MOSFET驅(qū)動(dòng)電壓幅值為±20 V,無(wú)法直接使用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管,所以需要設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路將單片機(jī)輸出的PWM信號(hào)上升為可以驅(qū)動(dòng)MOSFET的柵源電壓。單片機(jī)PA8,PA9,PA10,PA11引腳負(fù)責(zé)輸出PWM信號(hào)。因?yàn)轵?qū)動(dòng)芯片集成度高、方便使用,本文基于驅(qū)動(dòng)芯片設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路,4個(gè)MOSFET的驅(qū)動(dòng)電路相同,其中Q1的驅(qū)動(dòng)電路如圖5所示。
每個(gè)MOSFET都由驅(qū)動(dòng)芯片單獨(dú)控制,可以將單片機(jī)中的0/3.3 V驅(qū)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為0/12 V,精準(zhǔn)控制開關(guān)管。驅(qū)動(dòng)芯片原邊所需的3.3 V電源由單片機(jī)開發(fā)板中的三端穩(wěn)壓器提供,芯片副邊所需的12 V電源為由廣州金升陽(yáng)科技有限公司提供的URB2412S-10WR3電源模塊,將輸入電壓Vin轉(zhuǎn)化為12 V作為電流電源給驅(qū)動(dòng)芯片供電。
2.3 采樣電路設(shè)計(jì)
Boost變換器以總輸出電流為控制目標(biāo),需要實(shí)時(shí)采樣輸入電壓值Vin,總電流值IJG和IYG,遠(yuǎn)、近光輸出電壓VYC,VYH,VJC,VJH。其中遠(yuǎn)、近光的總電流采樣電路如圖6所示,2路電流采樣電路相同,傳感器為奧力格(allegro)公司提供的高精度電流傳感器ACS-712-5A,負(fù)責(zé)檢測(cè)電流,為了防止傳感器的輸出電壓大于單片機(jī)ADC采樣電壓范圍,需要添加電阻分壓電路,最后傳入運(yùn)算放大器,運(yùn)算放大器采用德州儀器(TI)公司的TL072IDR,
可以增大采樣電路的抗干擾能力,以降低干擾。傳感器和運(yùn)算放大器所需的電壓均為由廣州金升陽(yáng)科技有限公司提供的URA2405S-6WR3電源模塊。
圖7為驅(qū)動(dòng)器的輸入電壓和近光輸出電壓采樣電路。首先通過(guò)電阻分壓電路降壓,再通過(guò)測(cè)量分壓電阻的電壓進(jìn)而得出總測(cè)量電壓值,然后通過(guò)RC低通濾波電路濾除高頻干擾,最后經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器傳入單片機(jī)ADC引腳。
2.4 微控制器控制流程
本文微控制器采用意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics)有限公司提供的STM32F334單片機(jī)數(shù)字控制器,該單片機(jī)具有極高的PWM分辨率,其程序流程如圖8所示。
由圖可知,微控制器系統(tǒng)初始化后,采用定時(shí)器觸發(fā)單片機(jī)ADC采樣,ADC采樣完成之后進(jìn)入中斷。在中斷服務(wù)函數(shù)中,首先,讀取輸入電壓值判斷系統(tǒng)是否欠壓,當(dāng)輸入電壓小于8 V時(shí)進(jìn)入欠壓保護(hù)狀態(tài),系統(tǒng)終止運(yùn)行。當(dāng)檢測(cè)到系統(tǒng)不欠壓時(shí)首先通過(guò)燈光類型標(biāo)志位判斷LED前照燈的種類。然后,將采樣的電壓、電流值送入滑??刂破?,通過(guò)計(jì)算可以得出占空比初始值,在對(duì)占空比初始值進(jìn)行限幅設(shè)置后進(jìn)行色溫調(diào)節(jié)計(jì)算。最后,將得出的最終占空比值送入單片機(jī)PWM模塊,生成開關(guān)信號(hào)。
3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
本文基于所提出的電路拓?fù)浜涂刂撇呗?,使用PLECS仿真軟件搭建了LED驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的仿真模型,仿真結(jié)果符合預(yù)期設(shè)想,初步確定了提出的LED驅(qū)動(dòng)器方案的可行性。在此基礎(chǔ)之上設(shè)計(jì)了一個(gè)額定功率為36 W的汽車LED驅(qū)動(dòng)器試驗(yàn)樣機(jī)(如圖9所示)。其采用4個(gè)遠(yuǎn)、近冷暖LED大燈模擬汽車前照燈,經(jīng)測(cè)量近光冷、暖光LED基準(zhǔn)占空比分別約為0.51,0.52,遠(yuǎn)光冷、暖光LED基準(zhǔn)占空比分別約為0.52,0.53,該樣機(jī)參數(shù)如表1所示。由表可知,樣機(jī)各項(xiàng)參數(shù)均與實(shí)際汽車參數(shù)相近。本文將以近光燈為例,分別從開環(huán)測(cè)試和閉環(huán)測(cè)試2個(gè)方面驗(yàn)證方案的可行性。
3.1 開環(huán)測(cè)試
開環(huán)測(cè)試中,將占空比初始值設(shè)定為0.7,圖10為色溫給定系數(shù)X分別為0.8,0.5,0.2時(shí)的燈光效果圖。由圖10可以看出,燈光依次為冷光、中性光、暖光,在微控制器中色溫給定系數(shù)可以被設(shè)定為任意值,所以該設(shè)計(jì)方案可以實(shí)現(xiàn)色溫的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。另外,本文還提供了色溫為0.2時(shí)的主開關(guān)Q1,Q2的柵源電壓波形,如圖11所示。由圖可以看出,由于設(shè)定為暖光,Q1柵源電壓的占空比約為0.5,Q2柵源電壓約為0.6。由圖10和圖11可以看出,LED驅(qū)動(dòng)器試驗(yàn)樣機(jī)可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)色溫,且對(duì)開關(guān)管的控制正常,符合預(yù)期設(shè)想。
3.2 閉環(huán)測(cè)試
閉環(huán)測(cè)試中,設(shè)置控制器的參數(shù):C=0.255;n=200;k=19 641;設(shè)置X=0.5,參考電流初始值IR=0.1 A,1 s之后跳變?yōu)?.0 A,再經(jīng)1 s后變?yōu)?.5 A,再經(jīng)1 s后回到1.0 A,如此循環(huán)。分別測(cè)量總驅(qū)動(dòng)電流以及驅(qū)動(dòng)電壓的波形,其中總驅(qū)動(dòng)電流由測(cè)量單片機(jī)的ADC引腳電壓值得出,如圖12所示。
由圖12可以看出,波形圖中的紋波是由電磁干擾造成的,當(dāng)IR分別為0.1,1.0,0.5 A時(shí),對(duì)應(yīng)的單片機(jī)ADC引腳的電壓值VADC分別約為1.73,1.79,1.77 V,ADC引腳電壓與ADC值的比為3.3/4 096,轉(zhuǎn)換為ADC值依次分別約為2 147,2 222,2 197,最終算出的電流值分別為0.104,1.000,0.504 A,與參考電流值幾乎相等,滿足預(yù)期要求。
近光冷、暖LED驅(qū)動(dòng)電壓波形如圖13所示,由圖可知,當(dāng)參考電流值IR=0.1 A時(shí),冷光LED驅(qū)動(dòng)電壓VJC≈27 V,暖光LED驅(qū)動(dòng)電壓VJH≈28 V;當(dāng)IR=1.0 A時(shí),VJC≈31 V,VJH≈32 V;當(dāng)IR=0.5 A時(shí),VJC≈29 V,VJH≈30 V。冷、暖光燈驅(qū)動(dòng)電壓的細(xì)小差別是由2個(gè)LED前向電壓造成的。從圖中可以看出,輸出電壓紋波約為1 V,系統(tǒng)控制穩(wěn)定,波形平緩,響應(yīng)速度快,響應(yīng)時(shí)間僅約為0.1 s。
綜上所述,本文提出的LED驅(qū)動(dòng)器通過(guò)參考電流值調(diào)節(jié)光照度,通過(guò)色溫給定系數(shù)調(diào)節(jié)色溫,2個(gè)參數(shù)均在單片機(jī)控制器中設(shè)置,本文選用的單片機(jī)的PWM生成器具有極高的分辨率,幾乎可以生成任意占空比的控制信號(hào),所以該LED驅(qū)動(dòng)器可以做到LED光照度和色溫的無(wú)極調(diào)節(jié)。
4 結(jié) 語(yǔ)
為了滿足汽車LED前照燈光照度和色溫?zé)o極調(diào)節(jié)的需求,本文提出一種基于改進(jìn)滑??刂撇呗缘钠嘗ED前照燈驅(qū)動(dòng)器,并通過(guò)搭建試驗(yàn)樣機(jī)驗(yàn)證了方案的合理性,得到以下結(jié)論。
1)提出的新型基準(zhǔn)占空比調(diào)制的復(fù)合滑??刂撇呗钥梢酝瑫r(shí)實(shí)現(xiàn)光照度與色溫的無(wú)極調(diào)節(jié)。開環(huán)測(cè)試中,通過(guò)設(shè)置該LED前照燈驅(qū)動(dòng)器的參考電流值和色溫給定系數(shù)可以無(wú)極調(diào)節(jié)LED燈的光照度和色溫;閉環(huán)測(cè)試中,近光冷、暖LED的輸出電壓紋波約為1 V,響應(yīng)時(shí)間僅約為0.1 s,系統(tǒng)魯棒性強(qiáng)、響應(yīng)速度快。
2)主電路采用4路對(duì)稱的Boost變換器,并通過(guò)提出的燈珠布置方式來(lái)分別控制遠(yuǎn)光冷光、遠(yuǎn)光暖光、近光冷光、近光暖光4個(gè)燈組,這4個(gè)燈組均為獨(dú)立控制,互不干擾,遠(yuǎn)近燈光切換流暢,4路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)稱,易于硬件設(shè)計(jì)。
本文是以目前大多數(shù)12 V低壓供電的新能源汽車為例進(jìn)行LED驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì),由于新能源汽車種類較多,汽車供電電壓也不一樣,后續(xù)將對(duì)LED驅(qū)動(dòng)器的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),拓寬LED驅(qū)動(dòng)器的增益范圍,以滿足各種類型汽車的LED前照燈驅(qū)動(dòng)器的要求。
參考文獻(xiàn)/References:
[1]
鄧慧瓊,張曉飛,曾凡淦,等.基于動(dòng)態(tài)分時(shí)電價(jià)的電動(dòng)汽車有序充放電調(diào)度策略[J].河北科技大學(xué)學(xué)報(bào),2022,43(3):240-248.
DENG Huiqiong,ZHANG Xiaofei,ZENG Fangan,et al.Orderly charging and discharging scheduling strategy of electric vehiclebased on dynamic TOU price[J].Journal of Hebei University of Science and Technology,2022,43(3):240-248.
[2] 徐嘉楠,姜愛華.自動(dòng)共享電動(dòng)汽車的云-邊協(xié)調(diào)優(yōu)化模型與控制策略[J].河北科技大學(xué)學(xué)報(bào),2023,44(1):1-11.
XU Jia’nan,JIANG Aihua.Cloud-edge coordinative optimization model and control strategy for shared autonomous electric vehicles[J].Journal of Hebei University of Science and Technology,2023,44(1):1-11.
[3] CASTRO I,VAZQUEZ A,ALLER D G,et al.On supplying LEDs from very low DC voltages with high-frequency AC-LED drivers[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2019,34(6):5711-5719.
[4] 周紹棟,聶暢,張輝,等.汽車前照燈發(fā)展綜述與智能化趨勢(shì)展望[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào),2023,59(22):380-400.
ZHOU Shaodong,NIE Chang,ZHANG Hui,et al.Intelligent automobile headlights:Recent developments and future trends[J].Journal of Mechanical Engineering,2023,59(22):380-400.
[5] 徐曉冰,徐治戶,穆道明,等.基于改進(jìn)粒子群算法的LED室內(nèi)照明光照均勻性研究[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2019,42(7):918-923.
XU Xiaobing,XU Zhihu,MU Daoming,et al.Research on LED indoor lighting uniformity based on improved particle swarm optimization[J].Journal of Hefei University of Technology(Natural Science),2019,42(7):918-923.
[6] 吳杰,豐建芬,徐健,等.色溫可調(diào)式汽車RGB激光模組的研究與設(shè)計(jì)[J].應(yīng)用激光,2018,38(4):694-700.
WU Jie,F(xiàn)ENG Jianfen,XU Jian,et al.Research and design of adjustable color temperature automotive RGB laser modules[J].Applied Laser,2018,38(4):694-700.
[7] 康誠(chéng),李文輝,王朝暉,等.LED色溫對(duì)隧道暗適應(yīng)過(guò)程視覺功效的影響[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2021,49(4):117-123.
KANG Cheng,LI Wenhui,WANG Zhaohui,et al.Influence of LED color temperature on visual performance during the process of dark adaptation in tunnels[J].Journal of South China University of Technology(Natural Science Edition),2021,49(4):117-123.
[8] 林嘉源,鄒念育,梁靜,等.LED光源照度與色溫對(duì)佩伯爾幻象展陳效果的作用趨勢(shì)[J].中國(guó)光學(xué):中英文,2023,16(2):339-347.
LIN Jiayuan,ZOU Nianyu,LIANG Jing,et al.Trend of action on the display effect based on pepper′s ghost images affected by illumination and color temperature from led light sources[J].Chinese Optics,2023,16(2):339-347.
[9] WANG S F,KUNG C M,YEH Y C,et al.Ultra-Low percentage flicker high-efficiency direct AC LED driver using constant power technology[J].IEEE Access,2023,11:97400-97407.
[10]梁國(guó)壯,田涵雷,徐曉玉.基于可變電感的諧振式多路均流LED驅(qū)動(dòng)器[J].河北科技大學(xué)學(xué)報(bào),2017,38(6):570-577.
LIANG Guozhuang,TIAN Hanlei,XU Xiaoyu.A resonant multi-channel sharing current LED driver based on variable inductor[J].Journal of Hebei University of Science and Technology,2017,38(6):570-577.
[11]楊貴洋,馬國(guó)鷺,曾國(guó)英.基于色溫可調(diào)的LED汽車大燈驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)[J].電氣應(yīng)用,2018,37(19):78-81.
[12]PAL N,F(xiàn)ISH A,MCINTYRE W,et al.A 91.15% efficient 2.3—5-V input 10—35-V output hybrid boost converter for LED-driver applications[J].IEEE Journal of Solid-State Circuits,2021,56(11):3499-3510.
[13]蕭展?jié)?,林維明,張亮亮,等.分布式組合Buck LED驅(qū)動(dòng)電路及其定紋波控制策略[J].電機(jī)與控制學(xué)報(bào),2023,27(1):88-100.
XIAO Zhantao,LIN Weiming,ZHANG Liangliang,et al.Distributed combined Buck-LED driver and its fixed-ripple control strategy[J].Electric Machines and Control,2023,27(1):88-100.
[14]SONG J,KIM M,PARK H,et al.A 96.3%-efficiency wide-voltage-range three-level boost converter with loop-free self-balancing and dead-zone PWM control for backlight LED drivers[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2024,39(6):7064-7075.
[15]劉光清,林維明,陳欣瑋.一種無(wú)橋高增益單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)電路及其混合控制策略[J].電機(jī)與控制學(xué)報(bào),2024,28(1):105-119.
LIU Guangqing,LIN Weiming,CHEN Xinwei.A bridgeless high gain single-stage LED driver and its hybrid control strategy[J].Electric Machines and Control,2024,28(1):105-119.
[16]RIBAS J,QUINTANA P J,CALLEJA A J,et al.Low-cost LED driver based on a low-dropout current regulator combined with a quasi-resonant buck preregulator[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2023,38(11):14126-14136.