一種可調(diào)LED恒流源設(shè)計(jì)

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