【文章內(nèi)容簡介】 次級線圈上 ,次級電流為： SPPKSPPKSK NNILLII ?? （ ） 當電流連續(xù)的時候，次級電流的變化量是初級電流變化量的SPNN 倍 ， 所以輸出的電壓為 ： OffPoninSoffPSonSPO TN TVNTL LTVNNU ?? in （ ） 當輸入發(fā)生變化時或者負載發(fā)生變化，可以通過調(diào)整OffONTT 的比值可以達到輸出電壓穩(wěn)定的目的 。 當開關(guān)管導通后，那么整流管就會反偏不通，輸出電容會以輸出電流放電，所以電壓為： FC DIV OOP ?? ? （ ） PFC 控制芯片 L6562 L6562 芯片是電流式的 PFC 控制器，它采用的 是 PWM 控制技術(shù)，就是導通時間相對固定而已，可以通過改變頻率實現(xiàn)對 PWM 的控制。這種控制方式的電路比較簡單，外圍的元件數(shù)量少，大大 降低了成本。但是因為它的電流峰值高，所以它只是應(yīng)用在小功率場合。 它的主要特點： 過壓保護功能，能處理啟動和負載斷開時產(chǎn)生的過電壓。 內(nèi)部有低通濾波器，可以減少 PCB 面積和元件的數(shù)量。 電壓范圍比較寬，具有安全電壓范圍。 含有低啟動電流，而且含有截止功能。 通過誤差放大器，可以控制 DC 電壓保持高度穩(wěn)定。 L6562 的 THD 最優(yōu)化電路 由于 THD 的惡化，所以在 L6562 內(nèi)部乘法器 單元中，嵌入了 THD 最優(yōu)化 13 電路。這個電路能夠處理ＡＣ線路電壓的能量，從而導致高頻濾波器電容能夠充分放電，減少失真，降低 THD。下圖是 L6562 的引腳圖。 圖 L6562 的引腳圖 L6562 的引腳功能如下： COMP：這個引腳是芯片內(nèi)部的乘法器和電壓誤差放大器輸出端的一個輸入 端，反饋補償網(wǎng)絡(luò)接在引腳 INV 和這個引腳之間。 INV：這個引腳是輸出電壓過壓保護輸入端和電壓誤差放大器的反向輸入端 。 MULT：這個引腳是芯片的內(nèi)部乘法器的另 一輸入端口 。 CS：這個引腳是芯片內(nèi)部的 PWM 比較器的反相輸入端口，可以通過電阻來 測試 MOS 管的電流 。 ZCD：這個引腳是電感電流過零檢測端口，可以用一個限流電阻接在電感的二次繞組。電阻的選取應(yīng)該保證電流不會超過 3mA。 GND：這是芯片的接地引腳，芯片內(nèi)部的所有信號都是以這個引腳為參考。GD：是 MOS 管的驅(qū)動信引腳，為了避免驅(qū)動信號的震蕩，因此在 MOS 管極和 GD 引腳之間接一個電阻，而電阻的大小有實際工作的電路去決定。 VCC：這是電源引腳。 反饋環(huán)路設(shè)計原理 負反饋是開關(guān)電源和線性電源 的核心部分，它可以使電源輸出保持一定。為了實現(xiàn)負反饋環(huán)路設(shè)計，我們采用誤差放大器減少理想電壓與輸出信號的誤差。理論上來看，我們用反相放大器就行了，但是在我們實際應(yīng)用的過程中，負載會發(fā)生變化 ，電壓也會浮動，這些就要求放大器對這些情況能夠快速響應(yīng)，但是因為電源功率部分的響應(yīng)是很慢的，這就把這個問題變的復(fù)雜了，因此反饋設(shè)計是一個難題。 輸入是頻率為 50HZ 的交流電壓信號，經(jīng)過橋式整流電路之后，變成 100HZ 的正弦信號，因為功率因素和正弦信號成正比。當功率因數(shù)升高時會導致較高的紋波。紋波是不可以消除的，所以要保證控 制系統(tǒng)的閉環(huán)響應(yīng)的頻 14 帶要小于 100HZ，這樣不會引起自己震蕩，保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定。 下圖 是L6562 芯片單管反激式電路的等效控制環(huán)的方框圖。 誤差放大器乘法器PWM 調(diào)制器電源輸出級反饋Vr +_ V c o m pVeVin+ZCDVo 圖 控制方框圖 15 第 3 章 硬件電路的設(shè)計 系統(tǒng)總方 案的設(shè)計 為了滿足系統(tǒng)要求的各項技術(shù)指標以及效率。如果采用兩 PFC 控制，這將很難達到技術(shù)要求。故我們采用一級 PFC 控制方案。這個技術(shù)的主要思路就是把直流和交流變換器和源 PFC 變換器合二為一，它們用同一個開關(guān)，并且用同一個控制電路，因為功率的實現(xiàn)是一次性變換，因此能夠得到比較高的可靠性和效率。如果與傳統(tǒng)的兩級直流交流變換器相比較的話，單級 PFC 變換器更有優(yōu)勢，因為它能夠承受很高的電壓應(yīng)力，同時輸出的波紋也比較大。但是我們的LED 路燈多紋波的要求并不算高，如果把開關(guān)電源的電容容量設(shè)計的比濾波電容的容量小一點， 這就可以減小電壓紋波的輸出。下圖 。 STC 12 C 5410 AD 單片機溫度傳感器模塊光傳感器模塊時間傳感器模塊LED 故障檢測輸出電流控制器PFC 單管反激開關(guān)電源LED 燈EMI保護浪涌保護器AC 220 v 圖 系統(tǒng)框圖 該控制系統(tǒng)主要有兩個部分組成。第一個是 STC 單片機的微處理器電路，它 配備有一個溫度傳感器用于對溫度的檢測 ， 一個光傳感器用于檢測光的亮度 ，一個故障檢測電路 用于對 LED 燈的故障檢測，一個實時時鐘電路用于對時間的檢測。第二個是 PFC 單管反激開關(guān)電路用于將交流電壓轉(zhuǎn)化成 24V 的直流電壓，以致驅(qū)動 LED 燈。所以可以根據(jù)這些傳感器， 可以智能控制 LED 路燈的亮度和 16 開關(guān)，實現(xiàn)設(shè)計要求，達到設(shè)計目的，使 LED 路燈智能化并且節(jié)省能源。 EMI 抑制電路和浪涌保護的設(shè)計 由于 LED 燈工作在惡劣的環(huán)境之中，有時候會遇到雷電天氣，而雷電易引起浪涌電壓，綜合各方面的考慮，我們選擇壓敏電阻。因為壓敏電阻的響應(yīng)速度很快，他的吸收能力的大小，由它的自身的尺寸大小決定。 電磁干擾有兩種模式，第一種是共模干擾，就是在地線與相線，地線與中線之間的干擾。第二種就是差模干擾，就是在電源的相線與中線之間的干擾。若果從傳播途徑上去分的話，電磁干擾又可分為輻射干擾 和傳導干擾。輻射干擾的傳播途徑是空間傳播，傳導干擾的傳播途徑是導線傳播。在生活中我們抑制干擾的方法有濾波，屏蔽和接地。一方面要抑制系統(tǒng)本身對外界的干擾，另一方面要抑制外界對系統(tǒng)本身的干擾。屏蔽技術(shù)主要用于輻射干擾的抑制，對于整個 LED路燈系統(tǒng)來說，因為它的工作頻率不高，所以輻射并不強烈，主要考慮傳導干擾的抑制。抑制傳導的方法有濾波和接地技術(shù)。接地技術(shù)主要是在設(shè)計 PCB 電路時要注意，系統(tǒng)需要用單點接地。同時也要注意將小電流地線和大電流地線分開，將大電流的環(huán)路面積最小化，這樣干擾就變小了。濾波電路如圖 示。 F 1 保險絲 2AR110R / N T CR?壓敏電阻R?壓敏電阻L110m HR2壓敏電阻LNA C 2 20V C1470 nFC2 F / 2K BC3 F / 2K V1234D1 圖 濾波電路 電阻 R2 并聯(lián)在中線與火線上，當電路中出現(xiàn)差模高壓時，它以極高的速度提供一條高電流道路，可以使電阻兩端的電壓快速下降，這可以使元件和設(shè)備免受大電壓的沖擊。壓敏電阻 R R3 分別并聯(lián)在地線與中線和地線與火線之間，這就為雷電帶來的共模電壓提供了一條通道。在中線與火線上串聯(lián)電感可以將由電網(wǎng)送過來的電流控制住，同時也抑制了瞬變電流傳回給電網(wǎng)。地線與火線及地線與中線之間的電容可以共模高壓提供一條通道，以此來減少通道。 17 溫度檢測電路的設(shè)計 如下圖 所示為溫度檢測電路， LED 的 溫度檢測電路由溫度傳感器，電容和電阻組成，而溫度傳感器的主要元件就是熱敏電阻，它是一種半導體感溫元件，具有許多的優(yōu)點，如體積小、壽命長，靈敏度高等。熱敏電阻的溫度曲線與電阻的大小成指數(shù)型，非線性比較高，所以在實際應(yīng)用中我們要進行線性化處理，如果溫度升高或者降低，則電阻 R49 的值將會改變，然而它兩端的電壓也會改變。微處理器會根據(jù)原來設(shè)定好的溫度與電壓的曲線就能知道芯片的溫度的大小。由于兩端的電壓是微弱信號，故需要把信號放大，傳感器加運算放大器加處理器是典型的應(yīng)用電路，由于電路需要抗干擾能力強且輸入的主抗較小， 我們可以使用方向放大器。下圖 是溫度檢測電路。 R S T1P 30 / R xD2P 31 / T xD3X24X15P 32 / I N T 06P 33 / I N T 17P 34 / T 08P 35 / P W M 1/ T 19G N D10P 37 / P W M 011P 10 / A D C 012P 11 / A D C 113P 12 / A D C 214P 13 / A D C 315P 14 / A D C 416P 15 / A D C 517P 16 / A D C 618P 17 / A D C 719V C C20U4 S T C 12 C 54 10 A DX224 M hzC 2122 p FC 2022 p FC 19 1 uFR 481O O K / 1%R 49溫度傳感器+ 5VA R ?O P A M PR2R E S 2R1R E S 2+ 15 15 圖 溫度檢測電路 亮度檢測電路 下圖 。光敏電阻一端接 STC 單片機的 AD 轉(zhuǎn)換輸入口，并且通過電阻和電容接地。在晚上，光敏電阻的數(shù)值大小很高，當有光照到光敏電阻時，電阻的數(shù)值會快速降低。光照越大，阻值就會越低。對于不同型號的光敏電阻，它的靈敏度是不同的。這個電路可以講電阻的變化轉(zhuǎn)換成電壓的變化，經(jīng)過 STC 單片機的模數(shù)轉(zhuǎn)換口，微處理器會依據(jù)原先設(shè)定好的電壓曲線和亮度去判斷，能 夠知道當時周圍的亮度了。同樣由于信號過于微弱，需要一個運算放大器進行放大。 18 R S T1P 30 / R xD2P 31 / T xD3X24X15P 32 / I N T 06P 33 / I N T 17P 34 / T 08P 35 / P W M 1/ T 19G N D10P 37 / P W M 011P 10 / A D C 012P 11 / A D C 113P 12 / A D C 214P 13 / A D C 315P 14 / A D C 416P 15 / A D C 517P 16 / A D C 618P 17 / A D C 719V C C20U4 S T C 12C 54 10A DX224M hzC 2122p FC 2022p FC 18 uFR 461O O K / 1%R 47光敏電阻+ 5VA R ?O P A M PR2R E S 2R1R E S 2+ 15 15 圖 亮度檢測電路 萬年歷芯片和外圍電路 如圖 所示，萬年歷電路由晶振、萬年歷芯片、電阻、電容和電池組成。萬年歷芯片內(nèi)部有一個功耗很低的穩(wěn)壓電源，所以它能夠在非常惡劣的環(huán)境中以很低的功耗保證振蕩器的穩(wěn)定正常工作。當它的工作電壓只有 時，它的工作電流為 400mA。所以我們用一顆鋰電池就能保證萬年歷工作很長的時間。在一般的工作條件下，萬年歷芯片由市電提供電源，如果在特殊環(huán)境下，如斷電，萬年歷芯片由電池提供電源。 該芯片內(nèi)部還有一種特殊的功能，就是能夠進行晶振停振檢測鎖存和可以檢測時鐘數(shù)據(jù)是否有效。萬年歷芯片通過單片機的三個串口與微處理器進行數(shù)據(jù)交換。該芯片內(nèi)部還有一個時間的調(diào)整電路，以保證時間的準確。 LED 故障檢測電路 LED 故障檢測電路。每一路 LED 路燈的最后一個燈的陽極是 LED 燈的一個故障檢測點。在這一個點上接一個限流電阻到微處理器的模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入口，同時這個輸入口上也接一個下拉電阻到地線上。 LED 路燈的陽極電壓如果為 3V左右則工作正常。經(jīng)過電阻的分壓之后輸入口的電壓為 左右。如果最后一個燈燒掉的 話，這一路的負載將會接地。這個時候模數(shù)轉(zhuǎn)換口的電壓就為 了。輸入電壓經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換口轉(zhuǎn)化之后，從轉(zhuǎn)化的值就可以知道這些燈是否還在正常運行。微處理器根據(jù)是否正常運行就可以減少電流的輸出，以致保護其它的燈正常運行。 如圖 所示。 19 R S T1P 30 / R xD2P 31 / T xD3X24X15P 32 / I N T 06P 33 / I N T 17P 34 / T 08P 35 / P W M 1/ T 19G N D10