浅析汽车仪表用宽电压背光恒压电路

浅析汽车仪表用宽电压背光恒压电路

蒋建青 俞利炜 沈永庆

浙江汽车仪表有限公司 浙江绍兴 312300

摘要：汽车仪表作为汽车的重要部件，其质量及性能的可靠性对于汽车具有重要意义，因此，本文提出了一种应用于汽车仪表的宽电压背光恒压电路，具有可在较宽的输入电压下工作，可保证输出电压稳定可靠，电路结构简单稳定可靠的优点。

关键词：恒压电路、主控芯片、电容、电阻

1、技术背景

随着我国人民生活水平的提高，汽车已经成为每个家庭的必需品。随着汽车行业的发展，人们对汽车的舒适性和娱乐性要求越来越高，车载用电设备越来越多且功率越来越大。对于汽车来讲，所有的设备供电均依靠车载蓄电池，由于设备较多会导致车载电池电压有较大的波动，背光忽亮忽暗，严重影响行车可靠性和乘车体验，所以如何设计一种宽输入电压、高精度输出电压的背光电路显得尤为重要。

目前业内往往会针对DC12V或DC24V其中一种电压制式进行设计升压电路，而且输出电压功耗高，在应用的时候对电池电压有要求，不能把DC12V电池和DC24V电池统一兼容进来，不仅电路复杂，而且通用性不强。如何通过一种简单可靠、高性价比的电路把DC12V电池和DC24V电池统一兼容进来，且输出电压精度高成为一个问题。

2、电路结构

汽车仪表用宽电压背光恒压电路包括主控芯片U1、三极管Q1、三极管Q2、MOSFET管Q2、整流二极管D1和稳压管ZD1。

主控芯片U1的6脚连接到电感T3的输入端，并连接到电容EC2、电容C5的输入端，电感T3的输出端连接到电源正极BAT+，电容EC2和电容C5的输入端相连后接地。主控芯片U1的5脚分压电阻R6的输出端，并连接到电容C6的输出端和分压电阻R8的输入端，分压电阻R8的输出端接地，电容C6的输入端与分压电阻R6的输入端相连后接到整流二极管D1的输出端，分压电阻R6、分压电阻R8和电容C6构成电压采样电路。主控芯片U1的7脚连接到电感T2的输入端，电感T2的输出端连接到整流二极管D1的输入端，并连接到MOSFET管Q2的源极，MOSFET管Q2的漏极接地，整流二极管D1的输出端连接到电感T1的输入端，并连接到电容C3和电容EC1的输入端，电容C3和电容EC1的输出端相连后接地。电感T1的输出端接连接到电容C1的输入端，并连接到电容C2的输入端以及接电源正极输出端子LED+输出，电容C1的输出端与电容C2的输出端相连后接地。

主控芯片U1的6脚连接到电阻R1、电阻R2、电阻R3以及电阻R4的输入端，电阻R1、电阻R2、电阻R3以及电阻R4的输出端相连后连接到主控芯片U1的脚7，并连接到主控芯片U1的脚1以及电感T2的输入端，电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4构成电流限制采样电路。主控芯片U1的3脚连接到电容C7的输入端，主控芯片U1的4脚与电容C7的输出端相连后接地。主控芯片U1的1脚连接到电感T2的输入端，主控芯片U1的2脚连接到电阻R7的输入端，并连接到电容C4的输入端和电阻R5的输入端，电容C4的输出端与电阻R5的输出端相连后连接到稳压管ZD1的输出端，并连接到三极管Q1的集电极，稳压管ZD1的输入端接地。三极管Q1的基极与三极管Q3的基极相连后接到电阻R5的输出端，并连接到电阻R9的输入端，三极管Q1的发射极与三极管Q3的发射极相连后连接到MOSFET管Q2的栅极，三极管Q3的集电极与电阻R9的输出端相连后接地。

图一 电路原理图

3、工作原理

该汽车仪表用宽电压背光恒压电路主控芯片U1为控制单元，电路拓扑兼容升降压，前端的电感T1、电容C5提供高频段滤波，电容EC2提供低频段滤波，滤除电源端其它设备耦合进来的高、低频段干扰，为后端电路提供高质量的电源。当接入电源，主控芯片U1的5脚根据分压电阻R6、分压电阻R8采样到的输出电压，根据主控芯片U1内部的运算电路计算，调整主控芯片U1的2脚输出的PWM占空比，调整MOSFET管Q2导通和关断时间，经对电感T2储能和整流二极管D1实现对负载提供稳定可靠的电压。主控芯片U1的7脚根据与输入电压的压差，内部计算是否达到限制电流，当超过限流值则限制主控芯片U1的2脚输出。整体可以在较宽的输入电压(7-60VDC)下工作，涵盖车用DC12V和DC24V型号电池，也可以根据各种输出电压要求，调整分压电阻R6和分压电阻R8的阻值来实现不同的电压输出。电容EC1作为储能电容，当有重负载启停的时候可以为负载提供续流，避免电源有较大的波动，从而避免低频的EMI干扰。

4、总结

该汽车仪表用宽电压背光恒压电路通过主控芯片U1的5脚采样反馈分压电阻R6和分压电阻R8的电压，调整主控芯片U1的2脚输出PWM占空比，从而控制MOSFET管Q2开关，通过电感T2储能和整流二极管D1整流实现升降压原理，为后续的负载提供稳定、高精度的电压，而且由于主控芯片U1集成的占空比可调范围宽，可以在较宽的输入电压(7-60VDC)工作，并保证输出电压稳定可靠。

参考文献

[1] 郭伟文, 张兴胜. 宽范围输出电压电池充电调节器的研究[J].2022.

[2] 苏晶晶, 许志红. 宽电压输入多路输出开关电源的设计[J].2022.