基于單片機(jī)的智能太陽能路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案-在線瀏覽
2024-09-15 21:39本頁面
【正文】 蓄電池優(yōu)良的特性和長的使用壽命在一定程度上取決于正確的充放電，錯誤的充電使蓄電池壽命縮短、性能變差，因此對蓄電池的過沖過放要采用保護(hù)電路，確保蓄電池的正常充放電。 制UC3906 內(nèi)部驅(qū)動器的輸出，從而達(dá)到控制充電電流大小的目的。具體電路如圖2 中所示。硬件上電復(fù)位后，首先對LPC935 單片機(jī)初始化，將P1. 0，P1. 1 設(shè)置為推挽模式，提高驅(qū)動能力，P0. 0 設(shè)為高阻狀態(tài)屏蔽感應(yīng)信號，其余各端口設(shè)置為準(zhǔn)雙向口，然后根據(jù)系統(tǒng)要求將與PWR 連接的P2. 3 設(shè)置為低電平，使之處于低功耗狀態(tài)，此時(shí)不接受和發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)有人通過時(shí)P0. 0 收到相應(yīng)的信號后，P1. 0 置位，主燈點(diǎn)亮，同時(shí)將PWR 和TXEN 置位，使得PTR 處于發(fā)送狀態(tài)并給相鄰燈發(fā)送信號，相鄰燈接收到信號后主燈點(diǎn)亮，保證了行人通過此段路的照明，延時(shí)30 秒后主燈自動熄滅，達(dá)到了無人通過時(shí)只有副燈進(jìn)行指示性照明的效果，實(shí)現(xiàn)了智能化。人體感應(yīng)距離為12m，主副燈同時(shí)點(diǎn)亮?xí)r路面照度到達(dá)40lux，各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求。在遲滯電流控制模式下， 該電路具有結(jié)構(gòu)簡單、動態(tài)響應(yīng)快、不需要補(bǔ)償電路等優(yōu)點(diǎn)。LED恒流驅(qū)動電路基于CSMC的1 μm 40 VCDMOS工藝， 采用HSPICE進(jìn)行仿真驗(yàn)證， 結(jié)果表明在8～30 V輸入電壓范圍內(nèi)， A， %以內(nèi)， 電源效率可高達(dá)97%。由于LED的亮度輸出與通過LED的電流成正比， 為了保證各個(gè)LED亮度、色度的一致性， 有必要設(shè)計(jì)一款恒流驅(qū)動器， 使LED電流的大小盡可能一致。該芯片采用遲滯電流控制模式， 可以用于驅(qū)動一顆或多顆串聯(lián)LED?！ ”疚氖紫葘φw電路進(jìn)行了分析， 接著介紹各個(gè)重要子模塊的設(shè)計(jì)， 最后給出了芯片的整體仿真波形、版圖和結(jié)論?！ ≡撾娐钒◣痘鶞?zhǔn)、電壓調(diào)整器、高端電流采樣、遲滯比較器、功率管MPWM和模擬調(diào)光等模塊。該芯片采用遲滯電流控制模式， 因?yàn)長ED驅(qū)動電流的變化就反應(yīng)在RS兩端的壓差變化上， 所以在電路正常工作時(shí)， 通過采樣電阻RS采樣LED中的電流并將其轉(zhuǎn)化成一定比例的采樣電壓VCS， 然后VCS進(jìn)入滯環(huán)比較器，通過與BIAS模塊產(chǎn)生的偏置電壓進(jìn)行比較， 產(chǎn)生PWM控制信號， 再經(jīng)柵驅(qū)動電路從而控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。首先芯片在設(shè)計(jì)時(shí)會內(nèi)設(shè)兩個(gè)電流閾值IMAX和IMIN。這時(shí)候， CS_COMP遲滯比較器的輸出為高， 內(nèi)置功率NMOS開關(guān)管M1導(dǎo)通， SW端的電位為低， 流過LED的電流開始上升。當(dāng)LED電流增大到預(yù)設(shè)值IMAX時(shí)， CS_COMP遲滯比較器的輸出為低， 此時(shí)功率開關(guān)管M1關(guān)閉， 由于電感電流的連續(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)，功率開關(guān)重新打開， 電源為電感L充電， LED電流又開始增大， 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)周期的動作， 這樣就完成了對LED電流的滯環(huán)控制， 使得LED的平均電流恒定不變。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， 另外峰值電流檢測模式動態(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)的動態(tài)響應(yīng)， 所以滯環(huán)電流控制的動態(tài)響應(yīng)更加迅速?！ ? 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。此外，由于VA的電壓接近電源電壓， 通過電阻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， 關(guān)斷功率管， 起到欠壓保護(hù)的功能。而且為了使電流鏡像更加匹配， PPPP7必須使用普通的MOS管?！ ?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。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電流開始減小， 采樣電壓也開始減小。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)周期的動作?！ 〈送猓?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?，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。PWM調(diào)光方式是通過反復(fù)開關(guān)LED驅(qū)動器， 在PWM信號使能期間輸出電流， 其它時(shí)間內(nèi)關(guān)閉LED驅(qū)動， 通過調(diào)節(jié)PWM信號的占空比可來實(shí)現(xiàn)調(diào)光。 由于不會改變LED平均電流， PWM調(diào)光也就不會改變LED的色度。圖4是一個(gè)差分輸入結(jié)構(gòu)。由于本電路只工作于大信號情況下， 所以首先對其大信號進(jìn)行分析。輸出Io
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