摘 要系統(tǒng)以DC-DC變壓器為核心,通過(guò)升壓電路對(duì)輸入電壓進(jìn)行升壓,利用由運(yùn)放、參考電壓源,大功率三極管等構(gòu)成的電流串聯(lián)負(fù)反饋電路實(shí)現(xiàn)恒流輸出,并使用單片機(jī)對(duì)系統(tǒng)輸出進(jìn)行測(cè)試與控制,以實(shí)現(xiàn)限壓、報(bào)警與脈動(dòng)模式等功能。
【關(guān)鍵詞】升壓器 恒流源 變壓器
步入21世紀(jì)后,白熾燈、熒光燈等一些傳統(tǒng)的照明設(shè)備正在逐步的被新型的高效節(jié)能環(huán)保長(zhǎng)壽以及高可靠性的半導(dǎo)體固體照明所取代,同時(shí)隨著材料的發(fā)展和工藝的改進(jìn),LED的發(fā)展勢(shì)頭十分迅猛。因此開(kāi)發(fā)對(duì)于不同情況下的LED驅(qū)動(dòng)芯片就具有十分重要的意義,也具有相當(dāng)大的市場(chǎng)前景。
1 系統(tǒng)概述
本系統(tǒng)的目的是設(shè)計(jì)一種LED閃光燈電源,該電源的核心為直流-直流穩(wěn)流電源變換器,它將電池的電能轉(zhuǎn)換為恒流輸出,驅(qū)動(dòng)高亮度白光LED發(fā)光。電源有連續(xù)輸出和脈動(dòng)輸出兩種模式,并具有輸出電壓限壓保護(hù)和報(bào)警功能。
系統(tǒng)輸入為3.0-3.6V電壓信號(hào),通過(guò)升壓電路進(jìn)行升壓,通過(guò)電流串聯(lián)負(fù)反饋電路實(shí)現(xiàn)恒流輸出,并利用單片機(jī)對(duì)系統(tǒng)輸出進(jìn)行測(cè)試與控制,以實(shí)現(xiàn)限壓,報(bào)警與脈動(dòng)模式等功能。系統(tǒng)包括:升壓模塊,恒流模塊,控制模塊三部分組成。
2 各模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
2.1 升壓模塊方案及電路設(shè)計(jì)
系統(tǒng)輸入電壓為3.0-3.6V,輸出恒流時(shí),電壓限幅不超過(guò)10.5V,因此需要對(duì)輸入電壓進(jìn)行升壓,系統(tǒng)的升壓模塊采用DC-DC變換芯片。升壓模塊以XL6007為核心,其原理圖如圖1所示。
其中:U1選用DC-DC升壓控制芯片XL6007;C1,C3選用1uF,耐壓25V瓷片電容;C2選用47uF鉭電容;C4選用220uF 鉭電容;二極管選用PMEG3010 型肖特基二極管。電感選用低等效電阻的33uH屏蔽電感。
2.2 恒流模塊方案及電路設(shè)計(jì)
恒流模塊可選用的方案主要有:三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器、數(shù)控穩(wěn)壓器、電流串聯(lián)負(fù)反饋等。本系統(tǒng)采用恒流模塊采用電流串聯(lián)負(fù)反饋方案。其原理圖如圖2所示。
其中采樣電阻選用0.5歐錳銅絲電阻;三極管采用MJE3055型晶體管,該晶體管最大輸出電流可達(dá)到3A,最大功率可達(dá)75W;運(yùn)算放大器使用運(yùn)算放大器芯片TL082,該芯片具有高增益,300uV的低輸入失調(diào)電壓,1.5nA的低失調(diào)電流,2.5uV/℃的低噪聲電壓;基準(zhǔn)電壓源采用LM399型基準(zhǔn)電壓芯片來(lái)輸出6.95V基準(zhǔn)電壓。
2.3 控制模塊
控制模塊以單片機(jī)為核心,在恒流模塊中的大功率晶體管通發(fā)射極插入MOS管開(kāi)關(guān)控制電路,通過(guò)單片機(jī)IO端口電平,控制輸出回路的通斷;通過(guò)A/D采集器對(duì)電路的輸出電壓進(jìn)行采集,當(dāng)超壓時(shí),控制MOS關(guān)斷,并控制LED燈閃爍。同時(shí)在脈動(dòng)模式下,通過(guò)以一定的頻率驅(qū)動(dòng)MOS開(kāi)啟與關(guān)斷,從而發(fā)生脈動(dòng)模式的電流。
這里采用的單片機(jī)為STC15W4K61S4,該單片機(jī)是STC生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期的單片機(jī),是寬電壓,高速,高可靠,低功耗,超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī),內(nèi)部集成高精度時(shí)鐘電路,8路10位A/D轉(zhuǎn)換器,8路10位PWM,能夠在2.5V-5.5V電壓下工作。由單片機(jī)集成A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)恒流源模塊輸出電壓由電位器進(jìn)行衰減后進(jìn)行采集,當(dāng)電壓超過(guò)10.5V時(shí),通過(guò)單片機(jī)IO電平變高控制MOS管開(kāi)關(guān)電路,關(guān)斷恒流模塊輸出。
3 測(cè)試結(jié)果與分析
測(cè)試系統(tǒng)結(jié)果與分析表1所示。
4 結(jié)語(yǔ)
通過(guò)測(cè)試表明,當(dāng)電壓輸入為3.0V-3.6V時(shí),系統(tǒng)輸出100mA,150mA,200mA恒流,及300mA,450mA,600mA脈動(dòng)電流時(shí),輸出電流誤差均小于1%,并實(shí)現(xiàn)了限壓10.5V及報(bào)警功能。
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作者簡(jiǎn)介
史俊冰(1985-),男,山西省臨汾市人。碩士研究生學(xué)歷?,F(xiàn)為太原學(xué)院助教。主要研究方向?yàn)槿斯ぶ悄堋?/p>
作者單位
太原學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系 山西省太原市 030032