基于開關(guān)電源芯片MC33167的LED驅(qū)動器開發(fā)

電流源電路如圖3所示，通過外部疊加電壓Uc來控制輸出電流。由疊加原理可知：

IL為負(fù)載電流，若取R4=R5，R6=R7，Uref=5 V，單片機輸出的控制電壓Uc為0～5 V，偏置電壓Up為5 V。當(dāng)Uc=0時，IL=0；當(dāng)Uc=5 V時，IL=1 A，采樣電阻Rc=0．25 Ω，可得：IL=0．2Uc。因此通過調(diào)整控制Uc的大小，可以線性控制輸出電流的值。

4．2 LED驅(qū)動器的閉環(huán)穩(wěn)定性分析

由上述可知驅(qū)動器控制系統(tǒng)各部分的傳遞函數(shù)，當(dāng)PWM輸出接LC濾波器時，可以得到其總體控制結(jié)構(gòu)如圖4所示。

綜合考慮LED驅(qū)動器的用途，在設(shè)計時控制系統(tǒng)首要考慮系統(tǒng)穩(wěn)定性和控制精度，同時驅(qū)動器主要用于汽車，外界干擾比較大，而且調(diào)光速度不會很快，因此系統(tǒng)帶寬不需要很大。取濾波電感200μH，電容20μF，此時濾波器諧振頻率ωn=15．8 krad·s-1，驅(qū)動器開關(guān)頻率ω=452 krad·s-1，所以輸出紋波衰減約818倍，完全滿足濾波要求；實測電感電阻及電源芯片內(nèi)阻之和Rin=0．1Ω，負(fù)載電阻10Ω，阻尼系數(shù)ξ=0．4 73，此處選擇較小的ξ也有利于濾除紋波；電流采樣電阻0．1 Ω，滯后校正電路中R2=100 Ω，R3=10 kΩ，C3=1μF，兩個轉(zhuǎn)折頻率ω1=100 rad ·s-1，ω2=10 krad·s-1，因此有效地降低系統(tǒng)高頻增益，并且消除了ξ對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響；同時驅(qū)動器PI控制器中Rf=2 000Ω，Cf=1μF，其零點轉(zhuǎn)折頻率ω0=500 rad·s-1，處于滯后校正極點轉(zhuǎn)折頻率ω1=100 rad·s-1與系統(tǒng)剪切頻率ωc=1150 rad·s-1之間，因此使整個系統(tǒng)幅頻特性以-20 dB／dec穿過0 dB線．提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

濾波器內(nèi)阻Rin=0．1 Ω時，負(fù)載電阻R=10 Ω，L=190μH，C=20μF時系統(tǒng)開環(huán)波特圖如圖5所示，其中圖5a為系統(tǒng)不帶滯后校正環(huán)節(jié)時的波特圖，圖5b為滯后校正后的波特圖。由圖可知，經(jīng)過滯后校正系統(tǒng)變穩(wěn)定，且相角裕度比較大。

4．3 LED驅(qū)動器電路設(shè)計

驅(qū)動電流源電路以開關(guān)電源芯片MC33167為核心，其工作原理圖如圖6所示。

首先考慮電壓源，通過電壓源的實驗電路充分了解電源的工作原理。然后設(shè)計得出電壓源，通過電壓源的實驗電路充分了解電源的工作原理。然后設(shè)計外部電流反饋環(huán)及外部電流控制電路。由于單片機的輸出電壓范圍為0～5 V，因此控制電路還應(yīng)包括控制電壓與單片機輸出電壓的匹配電路。驅(qū)動器智能控制模塊電路以單片機PIC18F258為核心，它采用16位高性能RISC CPU，具有1536字節(jié)RAM，32 k FLASH，片內(nèi)含有A／D，EEPROM存儲器，具有PWM輸出功能，并集成了硬件實現(xiàn)的USART和CAN串行接口。單片機控制模塊電路其外圍配置有電源、復(fù)位、晶振，以及基于PWM信號的電壓輸出、485-Can通信接口收發(fā)器等電路。