基于單片機(jī)的智能太陽(yáng)能路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案(編輯修改稿)
2025-09-01 21:39 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 于電感電流的連續(xù)性， 此時(shí)電流以另一個(gè)下降斜率流過(guò)電感（L）、電流采樣電阻（RS）、LED和續(xù)流肖特基二極管（D1）， 當(dāng)電流下降到另外一個(gè)預(yù)定值IMIN時(shí)，功率開(kāi)關(guān)重新打開(kāi)， 電源為電感L充電， LED電流又開(kāi)始增大， 當(dāng)電流增大到IMAX時(shí)， 控制電路關(guān)斷功率管， 重復(fù)上一個(gè)周期的動(dòng)作， 這樣就完成了對(duì)LED電流的滯環(huán)控制， 使得LED的平均電流恒定不變?！ 囊陨戏治隹芍?， LED的平均驅(qū)動(dòng)電流是由內(nèi)設(shè)的閾值IMAX和IMIN決定， 因而不存在類(lèi)似于峰值電流控制模式的反饋回路。所以與峰值電流控制模式相比， 滯環(huán)電流控制模式具有自穩(wěn)定性，不需要補(bǔ)償電路， 另外峰值電流檢測(cè)模式動(dòng)態(tài)響應(yīng)調(diào)節(jié)一般需要幾個(gè)周期的時(shí)間， 而滯環(huán)電流控制至多一個(gè)周期就可以穩(wěn)定系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)， 所以滯環(huán)電流控制的動(dòng)態(tài)響應(yīng)更加迅速。當(dāng)然滯環(huán)電流控制模式存在著輸出紋波較大， 變頻控制容易產(chǎn)生變頻噪聲等缺點(diǎn)， 但是在大功率LED照明驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中， 一定的紋波變化和開(kāi)關(guān)頻率變化不會(huì)對(duì)LED的整體照明性能產(chǎn)生較大影響?！ ? 電路子模塊設(shè)計(jì) 帶隙基準(zhǔn)（Bandgap） 圖2為采用共源共柵電流鏡， 可以改善電源抑制和初始精度的CMOS自偏置基準(zhǔn)電路。其中，R1和PH4組成啟動(dòng)電路， 當(dāng)電源上電時(shí)， 若電路出現(xiàn)零電流狀態(tài)， 此時(shí)VA為低， MOS管PH4開(kāi)啟， 并向基準(zhǔn)核心電路中注入電流， 使得基準(zhǔn)電路擺脫零簡(jiǎn)并偏置點(diǎn)， 當(dāng)電路正常工作時(shí)， 通過(guò)合理的設(shè)置P7和P8的寬長(zhǎng)比， 使它們都處于深線性區(qū)， 由于R2和R3阻值很大， 此時(shí)VA的大小接近輸入電壓， MOS管PH4關(guān)斷， 啟動(dòng)結(jié)束。此外，由于VA的電壓接近電源電壓， 通過(guò)電阻R2和R3的分壓后， 電壓VB就能表征電源電壓， 從而在電源電壓低于設(shè)定值時(shí)， 輸出欠壓信號(hào)， 關(guān)斷功率管， 起到欠壓保護(hù)的功能。圖2 帶隙基準(zhǔn)電壓源電路圖 由于基準(zhǔn)電路的輸入電壓最高可達(dá)到30V，而普通MOS管漏源和柵耐壓為5V。而且為了使電流鏡像更加匹配， PPPP7必須使用普通的MOS管。所以， 為了防止管子在高壓時(shí)被擊穿， 需在這些管子的漏源之間加入柵漏短接的厚柵氧MOS管作為保護(hù)管， 即PHPHPH3?！ ?遲滯比較器（CS_COMP） 圖3為遲滯比較器等效電路圖， 其中VTH_H和VTH_L為BIAS模塊提供的偏置基準(zhǔn)電壓， 而CS為電流采樣模塊提供的采樣電壓。電流采樣和遲滯比較器模塊是組成該芯片的核心模塊， 通過(guò)這兩個(gè)模塊就可以很好的實(shí)現(xiàn)滯環(huán)電流控制。圖3 遲滯比較器等效電路圖 電路工作時(shí)， 高端電流采樣模塊采樣輸出電流， 并按一定比例轉(zhuǎn)化成采樣電壓CS， 當(dāng)CS電壓大于VTH_H時(shí)， P_OFF為高， P_ON為低， M1關(guān)M2開(kāi)啟， 此時(shí)COMP1_G負(fù)端輸入VTH_L，并且此時(shí)由于P_ON為低， 功率管關(guān)斷， LED電流開(kāi)始減小， 采樣電壓也開(kāi)始減小。當(dāng)CS電壓小于VTH_L時(shí)， P_OFF為低， P_ON為高， M1開(kāi)啟，M2關(guān)斷， COMP_G負(fù)端輸入VTH_H， 此時(shí)P_ON為高， 功率管開(kāi)啟， LED電流開(kāi)始增大， 采樣電壓也開(kāi)始增大。當(dāng)CS電壓大于VTH_H時(shí)， 遲滯比較器模塊將重復(fù)上一個(gè)周期的動(dòng)作。這樣通過(guò)遲滯比較器就能產(chǎn)生一定占空比的方波來(lái)控制功率開(kāi)關(guān)管關(guān)與斷， 從而有效控制外部LED的電流大小。 此外， 高端電流采樣和遲滯比較器模塊需要有較高的單位增益帶寬GBW， 從而提高電流采樣和遲滯比較的速度， 這樣就可以減少電路延遲，提高芯片的響應(yīng)速度， 同時(shí)也提高了芯片輸出電流精度?！ ?模擬和PWM調(diào)光（DIM） 通常希望在不同的應(yīng)用場(chǎng)合和環(huán)境下， LED的發(fā)光亮度能夠隨著應(yīng)用和環(huán)境的變化隨時(shí)可調(diào)， 這就需要LED驅(qū)動(dòng)器具有調(diào)光的功能?，F(xiàn)在， 最常用的LED調(diào)光方式有： 模擬調(diào)光、PWM調(diào)光、數(shù)字調(diào)光等方式?！ ∧M調(diào)光是通過(guò)線性的改變LED驅(qū)動(dòng)器的輸出電流來(lái)調(diào)整LED的發(fā)光亮度， 它的優(yōu)點(diǎn)是能夠避免由PWM或數(shù)字調(diào)光所產(chǎn)生的噪聲等問(wèn)題， 缺點(diǎn)是模擬調(diào)光會(huì)改變LED的驅(qū)動(dòng)電流， 從而引起LED的色偏。PWM調(diào)光方式是通過(guò)反復(fù)開(kāi)關(guān)LED驅(qū)動(dòng)器， 在PWM信號(hào)使能期間輸出電流， 其它時(shí)間內(nèi)關(guān)閉LED驅(qū)動(dòng)， 通過(guò)調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的占空比可來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)光。PWM調(diào)光的原理是利用人眼的‘視覺(jué)暫留’ 效應(yīng)， 但為了避免人眼能夠看到LED的閃爍， PWM調(diào)光的頻率應(yīng)在100 Hz以上。 由于不會(huì)改變LED平均電流， PWM調(diào)光也就不會(huì)改變LED的色度。圖4 模擬調(diào)光等效電路圖 圖4給出了模擬調(diào)光等效電路圖。圖4是一個(gè)差分輸入結(jié)構(gòu)。 V，V2為DIM引腳的輸入經(jīng)電阻分壓后的電平。由于本電路只工作于大信號(hào)情況下， 所以首先對(duì)其大信號(hào)進(jìn)行分析。NN2管組成的電流鏡將兩通路電流強(qiáng)制相等， 則： 壓大于V1時(shí)， 由于L2點(diǎn)電壓為低NN4截止。輸出Io為零， 無(wú)調(diào)光效果。 V， 兩邊電流相等， 輸出也為零。 V減小ΔV， 由公式（3） 可知電壓L1與L3之差就增大ΔV， 這樣引起的電壓差在電阻上產(chǎn)生的電流經(jīng)過(guò)NN4鏡像后就得到輸出電流Io。該電流將進(jìn)入電流采樣模塊
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