【摘 要】隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，汽車智能化、集成度的不斷提高，給汽車LED前照燈控制器帶來(lái)了諸多挑戰(zhàn)，諸如簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、提高集成度和降低成本等方面。文章提出一種集成日行燈/位置燈的流水轉(zhuǎn)向燈控制方案，并對(duì)該驅(qū)動(dòng)方案的關(guān)鍵參數(shù)、元器件選型、原理進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和研究。該項(xiàng)研究在汽車LED前照燈轉(zhuǎn)向燈、日行燈電路領(lǐng)域具有提高集成度、智能化，以及提升駕駛者的安全性，降低整車成本方面具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】LED前照燈;流水轉(zhuǎn)向燈;集成度

中圖分類號(hào)：U463.65 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-8639（ 2024 ）11-0036-03

The Invention Relates to a Flow Turn Signal Control Method Integrating Daily Running Light/Position Light

【Abstract】With the development of automotive technology， the continuous improvement of automotive intelligence and integration has brought many challenges to automotive LED headlight controllers， such as simplifying design， improving integration and reducing costs. In this paper， a control scheme of flow turn signal integrated with daily running light/position light is proposed， and the key parameters， component selection and principle of the drive scheme are optimized and researched. This research is of great significance in the field of automotive LED headlight turn signal and daily running light circuit to improve integration and intelligence， improve driver safety and reduce vehicle cost.

【Key words】LED headlight;running water turn signal;integration degree

1 概述

隨著中國(guó)汽車工業(yè)技術(shù)水平的持續(xù)提升以及人民生活水平的不斷提高，汽車已然成為人們出行的首選方式。與此同時(shí)，安全出行也成為人們駕駛汽車出行的關(guān)注焦點(diǎn)。汽車轉(zhuǎn)向燈作為汽車轉(zhuǎn)向的指示燈，能夠提醒其他車輛和行人車輛正在轉(zhuǎn)向，在汽車駕駛安全方面發(fā)揮著重要作用。LED前照燈控制器的性能與品質(zhì)直接關(guān)系著LED轉(zhuǎn)向燈的優(yōu)劣，因此汽車LED前照燈控制器已成為眾多專家學(xué)者的研究熱點(diǎn)。然而隨著市場(chǎng)環(huán)境的日益嚴(yán)峻以及汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力的不斷增大，汽車LED轉(zhuǎn)向燈在提高性能與集成度的同時(shí)，還需降低成本。隨著汽車智能化程度的提高，LED轉(zhuǎn)向燈面臨著更為惡劣的EMC環(huán)境，這對(duì)LED前照燈控制器的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。

諸多汽車LED前照燈控制領(lǐng)域的專家對(duì)LED前照燈的控制進(jìn)行了研究和優(yōu)化設(shè)計(jì)，特別是對(duì)日行燈和轉(zhuǎn)向燈的控制方面，為后人帶來(lái)了積極的指導(dǎo)意義。刁智海等人[1]介紹了基于LM5022控制芯片的低成本LED汽車日行燈驅(qū)動(dòng)電路，研究表明該控制方法能使日行燈電流達(dá)到200mA，且可以實(shí)現(xiàn)5%～100%的PWM調(diào)光。徐婷婷等人[2]對(duì)基于TPS92662A芯片的動(dòng)態(tài)日行燈控制電路進(jìn)行了研究，研究結(jié)果顯示通過(guò)該控制電路可以實(shí)現(xiàn)多路LED日行燈的控制，并且可以動(dòng)態(tài)點(diǎn)亮，還具有過(guò)壓保護(hù)等功能。王振峰等人[3]基于NCV7684微控器對(duì)流水轉(zhuǎn)向燈的控制電路展開(kāi)研究，表明該控制器通過(guò)配置不同的地址，地址容量最大可以達(dá)到32個(gè)，可將32片NCV7684連接到一條I2C總線，實(shí)現(xiàn)多片芯片同時(shí)工作，極大地簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)和降低產(chǎn)品成本。張盼等[4]對(duì)LED轉(zhuǎn)向燈關(guān)鍵電路進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)和研究，研究表明，該控制電路具有較高的可靠性和性能，能保證轉(zhuǎn)向燈在生命周期內(nèi)正常點(diǎn)亮和控制。王義德等[5]基于STC89C51RC單片機(jī)對(duì)LED汽車流水轉(zhuǎn)向燈的控制電路、芯片選型、控制原理和軟件架構(gòu)、方案進(jìn)行研究，結(jié)果表明通過(guò)該控制方法可以對(duì)LED轉(zhuǎn)向燈按照預(yù)先設(shè)定的點(diǎn)亮策略和頻率進(jìn)行點(diǎn)亮，且具有較高的準(zhǔn)確度。譚漢洪等[5]基于AT89S51芯片對(duì)汽車轉(zhuǎn)向燈的控制電路、參數(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，并進(jìn)行了軟件方案和軟件架構(gòu)的設(shè)計(jì)，結(jié)果表明該控制系統(tǒng)和方案可以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車轉(zhuǎn)向燈的精準(zhǔn)控制。盡管許多專家學(xué)者從控制芯片的選型和關(guān)鍵電路的搭建研究方面對(duì)日行燈和流水轉(zhuǎn)向燈的控制和點(diǎn)亮進(jìn)行了研究，但對(duì)高集成度的日行燈和轉(zhuǎn)向燈的控制仍缺乏相關(guān)研究。本文基于一款高性價(jià)比的單片機(jī)，提出一種高性價(jià)比、高性能的集成日行燈/位置燈的流水轉(zhuǎn)向燈控制方案，并對(duì)該驅(qū)動(dòng)方案的關(guān)鍵參數(shù)、元器件選型以及原理進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和研究。

2 汽車智能化車燈控制系統(tǒng)方案

2.1 車燈與整車控制邏輯、通信架構(gòu)

前照燈控制器與車身控制器IBC通過(guò)硬線控制，其與整車的通信架構(gòu)主要包括開(kāi)關(guān)、IBC、線束、前照燈控制器、光學(xué)組件。其中前照燈控制器通過(guò)硬線信號(hào)接收IBC的點(diǎn)亮信息，IBC通過(guò)CAN總線信號(hào)接收整車狀態(tài)和燈具開(kāi)關(guān)信號(hào)，并根據(jù)日行燈、轉(zhuǎn)向燈、位置燈的優(yōu)先級(jí)，發(fā)送相應(yīng)的點(diǎn)亮信號(hào)給前照燈控制器，前照燈控制器點(diǎn)亮相應(yīng)的功能。當(dāng)轉(zhuǎn)向燈、日行燈、位置燈同時(shí)打開(kāi)時(shí)，IBC根據(jù)優(yōu)先級(jí)只輸出轉(zhuǎn)向燈信號(hào)，前照燈控制器按照預(yù)先設(shè)定好的點(diǎn)亮?xí)r序來(lái)點(diǎn)亮相應(yīng)的LED顆粒。車燈與整車控制邏輯、通信架構(gòu)如圖1所示。

2.2 前照燈控制系統(tǒng)架構(gòu)

前照燈控制器主要由日行燈輸入、位置燈輸入、轉(zhuǎn)向燈輸入、輸入濾波電路、輸入保護(hù)電路、DC-DC升降壓回路、LED、日行燈/位置燈調(diào)節(jié)回路、故障診斷、白光/黃光切換電路、流水轉(zhuǎn)向燈順序開(kāi)啟MOS管1-N、單片機(jī)等組成。該技術(shù)方案利用DC-DC芯片為L(zhǎng)ED負(fù)載提供恒定的電流和穩(wěn)定的電壓，且DC-DC升降壓回路可以根據(jù)LED的顆數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)電壓，從而適配不同的車型和負(fù)載LED。單片機(jī)可發(fā)送高低電平信號(hào)給白光/黃光切換電路，白光/黃光切換電路根據(jù)不同的電平狀態(tài)切換為不同的LED。故障診斷電路可對(duì)每路黃光/白光LED進(jìn)行故障診斷，當(dāng)某一路LED發(fā)生故障時(shí)，故障診斷電路發(fā)送高電平信號(hào)給單片機(jī)記錄并保存，單片機(jī)收到故障診斷發(fā)送過(guò)來(lái)的高電平故障信號(hào)后，將發(fā)送關(guān)閉信號(hào)，關(guān)閉所有的LED串。同時(shí)故障診斷電路將高電平信號(hào)發(fā)送給車身控制器，車身控制器收到高電平信號(hào)后，發(fā)出倍閃信號(hào)給發(fā)生損壞一側(cè)的轉(zhuǎn)向燈，使該側(cè)轉(zhuǎn)向燈倍閃，告訴用戶該側(cè)轉(zhuǎn)向燈有轉(zhuǎn)向燈已損壞。流水轉(zhuǎn)向燈順序開(kāi)啟MOS管可以接收單片機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的轉(zhuǎn)向燈順序開(kāi)啟信號(hào)，當(dāng)MOS管接收到高電平時(shí)，則開(kāi)啟該組轉(zhuǎn)向燈，當(dāng)MOS管接收到低電平時(shí)，則關(guān)閉該組轉(zhuǎn)向燈。前照燈控制系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

3 方案設(shè)計(jì)

3.1 TVS管選擇

汽車LED燈具的電源線最少選用600W（10/1000μs標(biāo)準(zhǔn)波）以上的TVS管，CAN或者LIN通信線最少選用300W（8/20μs落雷波）以上的TVS管，壽命>10年，工作溫度范圍為-45～125℃。本研究采用的TVS為SMBJ30CA。TVS管選型參考公式（1）～（4）進(jìn)行。

式中：VRWM——最大反向工作電壓;VBR——反向截止電壓;VCmax——最大箝位電壓;Pact——最大瞬態(tài)浪涌功率。

3.2 單MOS管選擇

當(dāng)負(fù)載接地時(shí)，采用P溝道的MOS管，當(dāng)負(fù)載連接電源電壓時(shí)，選擇N溝道MOS管。因此本負(fù)載接電源選擇N溝道MOS管。MOS管的最大額定柵源電壓≥60V，MOS管的最大輸出電流≥1A，因此本研究選擇的MOS管型號(hào)為PJD50N-10N。

3.3 單片機(jī)選擇

轉(zhuǎn)向燈控制器的MCU需要滿足特定要求。其中，內(nèi)核≥16位，主頻≥32MHz，F(xiàn)LASH容量≥128kB，RAM≥64kB。轉(zhuǎn)向燈、日行燈/位置燈包含45顆LED，每3顆LED串聯(lián)，共15路LED。同時(shí)，考慮到可擴(kuò)展性，本研究中的轉(zhuǎn)向燈控制器的MCU至少包含25路通信接口。因此轉(zhuǎn)向燈控制器的單片機(jī)采用KF32A136IQS（LQFP-48）單片機(jī)。

3.4 恒流芯片芯片選擇

本研究采用的恒流芯片旨在為L(zhǎng)ED提供穩(wěn)定的電壓和恒定的電流，其在9～16V的電壓范圍內(nèi)應(yīng)滿足工作，轉(zhuǎn)向燈包含45顆LED，每3顆LED串聯(lián)，共15路LED，每路LED電流為100mA，共1.5A;日行燈包含45顆LED，每3顆LED串聯(lián)，共15路LED，每路LED電流為120mA，共1.8A。同時(shí)，考慮到可擴(kuò)展性與設(shè)計(jì)余量，要求芯片的輸出電流大于2.5A?；谶@些要求，本研究所選擇的芯片為IS32LT3961。

3.5 濾波電路設(shè)計(jì)

本研究采用的恒流芯片旨在為L(zhǎng)ED提供穩(wěn)定的電壓。為防止外界干擾芯片的穩(wěn)定性以及芯片通過(guò)空間輻射、導(dǎo)線傳導(dǎo)干擾其他用電器，本研究的濾波電路采用π型濾波，如圖3所示。

4 實(shí)現(xiàn)效果

本文介紹一種集成日行燈/位置燈的流水轉(zhuǎn)向燈控制方案。該方案可以實(shí)現(xiàn)如圖4所示的轉(zhuǎn)向燈點(diǎn)亮效果和圖5所示的日行燈點(diǎn)亮效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文基于一款高性價(jià)比的單片機(jī)，提出了一種兼具性價(jià)比與高性能的集成日行燈/位置燈的流水轉(zhuǎn)向燈控制方案。通過(guò)該方案可以將日行燈和轉(zhuǎn)向燈的控制進(jìn)行集成，即采用一個(gè)恒流芯片和單片機(jī)來(lái)控制日行燈和流水轉(zhuǎn)向燈。此方案能夠?qū)⑷招袩艉娃D(zhuǎn)向燈的控制進(jìn)行有效集成，僅需一個(gè)恒流芯片和單片機(jī)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)日行燈和流水轉(zhuǎn)向燈的控制。通過(guò)該方案，能夠精準(zhǔn)把控轉(zhuǎn)向燈的點(diǎn)亮?xí)r序，為車輛行駛提供清晰準(zhǔn)確的信號(hào)指示。此外，該方案還集成了相關(guān)故障診斷電路，極大地提高了電路的可靠性。在汽車智能化程度不斷提高的當(dāng)下，這種集成化的控制方案不僅降低了成本，還提升了汽車照明系統(tǒng)的性能與穩(wěn)定性，為汽車的安全行駛提供了有力保障。

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