大功率LED智能化照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
加入技術(shù)交流群
集成運(yùn)放了LM358內(nèi)部包括2個(gè)獨(dú)立的、高增益的、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)算放大器，具有高增益、失調(diào)電壓影響小、3～30 V的寬電源電壓范圍，且可用作電壓跟隨器。運(yùn)放配合MOSFET RF830通過反饋跟隨輸入電壓Vin，功率MOSFET的基極與運(yùn)放的輸出級相連，用來增加驅(qū)動電流。當(dāng)LM358的同相端輸入電壓恒定時(shí)，由于負(fù)反饋的存在，保證了LM358輸出電壓恒定，從而使流經(jīng)LED負(fù)載的電流為恒定電流。本設(shè)計(jì)是在0～30 V電源供電的條件下，調(diào)節(jié)電流源的輸入電壓Vin從O～2．4 V變化，控制恒流源電路得到O～2．4 A的電流輸出，由此可計(jì)算采樣電阻的阻值應(yīng)該為lΩQ來保證所需的恒流數(shù)值。
采樣電阻的選擇會直接影響恒流源的穩(wěn)定度。當(dāng)輸出電流達(dá)到一定程度時(shí)，R必然會發(fā)熱引起自身阻值的變化，這是影響恒流源輸出電流值精度的一個(gè)關(guān)鍵因素。同時(shí)，A／D轉(zhuǎn)換通過采樣R上的電壓值為單片機(jī)進(jìn)行閉環(huán)控制提供數(shù)據(jù)，因本設(shè)計(jì)最大輸出電流為2．4 A，所以R的功率應(yīng)足夠大。為此，采用了溫度系數(shù)比較小的康銅材料制作的阻值為1 Ω、功率為10 W的電阻。此外，MOSFET是電壓控制型器件，穩(wěn)態(tài)時(shí)其柵極所需控制電流IG幾乎為O，不會影響輸出電流UD的精度，從而保證了恒流源的輸出電流精度。對于電路中MOSFET管也應(yīng)選取大功率管以滿足電流的要求，本系統(tǒng)采用漏極電流達(dá)4．5 A、耗散功率為74 W的N溝道增強(qiáng)型MOSFET管RF830。
2．2 自動控制單元
上述可控恒流源的設(shè)計(jì)已滿足了電源的穩(wěn)定輸出的要求，但電源的穩(wěn)定只是光源穩(wěn)定的必要條件。因?yàn)樵陔娫捶€(wěn)定的情況下，光源輸出電流仍會在長時(shí)間工作中出現(xiàn)波動。系統(tǒng)中自動控制模塊主要由鍵盤、LED數(shù)字顯示、具有A／D和D／A控制等功能的單片機(jī)(C8051F040)系統(tǒng)組成。其中4個(gè)按鍵(S1～S4)控制實(shí)現(xiàn)2個(gè)功能，2個(gè)選擇鍵，2個(gè)加減鍵。當(dāng)LED光源改變，LED的電參數(shù)跟隨改變，所要求的恒流值也改變，通過選擇按鍵1設(shè)定當(dāng)前LED的所需電流值；當(dāng)固定LED光源，控制其達(dá)到恒流丁作情況時(shí)，通過S2可方便設(shè)定LED發(fā)光亮度。系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)原理如圖5所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/200707.htm
此部分的主要功能是按給定電流值，提供調(diào)節(jié)輸出電流所需的精密電壓信號。首先采用鍵盤輸入方式設(shè)置給定電流值。根據(jù)單片機(jī)寫入的數(shù)據(jù)經(jīng)過其內(nèi)置的12位D／A轉(zhuǎn)換輸出直流電壓提供給恒流源的輸入電壓Vin使其得到一個(gè)穩(wěn)定的恒流輸出，再通過12位A／D采樣將LED輸出的電流數(shù)據(jù)送入單片機(jī)，通過單片機(jī)處理計(jì)算出控制電壓，根據(jù)實(shí)際的電流與設(shè)定電流的比較，向單片機(jī)寫入新的數(shù)據(jù)，從而更新輸出電流，再反饋回可控恒流源電路，實(shí)現(xiàn)對恒流源輸出電流的精確調(diào)節(jié)，最后由數(shù)碼管分別顯示設(shè)定電流與輸出電流的數(shù)值。
C8051F040作為控制系統(tǒng)的核心，其內(nèi)置12位A／D、D／A轉(zhuǎn)換，以及內(nèi)置的2．4V基準(zhǔn)電壓，更加方便系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)。根據(jù)基準(zhǔn)電壓，A／D輸出電流與D／A輸入的電壓范圍一一對應(yīng)，用12位A／D轉(zhuǎn)換所得電流精度可以達(dá)到O．6 mA，滿足設(shè)計(jì)要求。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
軟件程序的設(shè)計(jì)主要包括初始化管理模塊、按鍵管理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和顯示模塊，所有模塊都用單片機(jī)C51語言編寫。根據(jù)硬件電路，整個(gè)單片機(jī)軟件部分主程序流程如圖6所示。
評論