1、一、方案比擬與選擇電路拓撲構造方案方案一：采用反激式拓撲構造的功率因數(shù)校正電路，優(yōu)點是將功率因數(shù)校正與電源變換器合二為一，可以大大減少電路的損耗，提高電路的整體效率，缺點是應用在反激式電路的有源功率因數(shù)校正控制芯片種類較少，且電路比擬復雜，很難設計與單片機適宜的接口電路，不容易使用單片機進展控制。方案二：將功率因數(shù)校正電路與主控電路分開，采用 Boost 型的功率因數(shù)校正電路后接電源變換器的方案，優(yōu)點是電路構造簡單，并不涉及單片機對功率因數(shù)校正電路的控制，只需使功率因數(shù)校正局部輸出一個穩(wěn)定的電壓即可，缺點是會一定程度上降低設計的整體效率。鑒于此題要求步進調(diào)壓的功能，需要單片機對 PWM 控制芯

2、片有一個良好而穩(wěn)定的控制，應選擇方案二。電源變換器方案方案一：采用半橋變換電路，優(yōu)點是高頻變壓器利用率高，傳輸功率大，電路效率很高，缺點是電路較復雜，且有直通危險。方案二：采用單端反激變換電路，優(yōu)點是電路構造簡單，缺點是高頻變壓器利用率低，需要留有氣隙，電路效率不高。鑒于此題要求最大負載只有10 個 1W 的 LED ，傳輸功率較小，故采用方案二，即反激式電路拓撲構造。閉環(huán)反響控制方案方案一：采用軟件閉環(huán)反響控制，即使用單片機進展各參數(shù)的采樣，然后直接由單片機對 PWM 控制芯片進展控制，調(diào)節(jié)占空比。優(yōu)點是電路構造簡單，缺點是反響回路會受到采樣精度、采樣速度、單片機運算速度等因素的影響，使反響

3、系統(tǒng)變得不穩(wěn)定。方案二：采用硬件閉環(huán)反響控制，即使用硬件電路構建反響電路，由 PWM 控制芯片自身根據(jù)反響信號調(diào)節(jié)占空比，而單片機對PWM 控制芯片只是進展輔助調(diào)整。優(yōu)點是反響速度快，調(diào)節(jié)精度高，缺點是易受外部干擾。有源功率因數(shù)校正方案方案一：采用 UC3854 作為有源功率因數(shù)校正電路的主控芯片。優(yōu)點是功率因數(shù)校正系數(shù)可達99.5%，缺點是外圍電路非常復雜且調(diào)試困難，方案二：采用MC33260作為有源功率有源功率因數(shù)校正電路的主控芯片。優(yōu)點是外圍電路簡單，缺點是功率因數(shù)校正率與UC3854相比略低。220VAC 經(jīng)工頻變壓器降壓為36VAC ，經(jīng)開機沖擊電流抑制電路輸入到功率因數(shù)校正電路中，

4、再經(jīng)高頻隔離變壓器給串聯(lián)在一起的 LED 燈供電，在LED 燈處分別進展電壓、電流采樣，返回給PWM 控制芯片和單片機，由單片機給定基準電壓來控制 PWM 控制芯片，進而到達控制 LED 燈恒流可調(diào)的目的。系統(tǒng)總體構造框圖如圖 1 所示。3 6 Y工頻交流電開機沖擊電流和|-KEM抑制電路3rBood型功率因p-K數(shù)校正電路一反邀式同禹一、變換器PWM控制芯JLED燈負載基準電壓壓流棒電電采DAC ADC模塊 模塊人C8O51FO2。單片 機 j )r光強檢測模塊圖 1 系統(tǒng)總體框圖二、電路與程序設計電源變換器主回路與器件選擇PWM控制芯片采用SG3525 SG3525的主要特點是：輸出級采用

5、推挽輸出，雙通道輸出，占空比 0 - 50%可調(diào)。每一通道的驅動電流最大值可達200mA，灌拉電流峰值可達500mA。SG3525 的 1、 2 引腳分別為內(nèi)部誤差放大器的反相輸入端和同相輸入端，反相輸入端接收反響的電壓信號，同相輸入端為給定的電壓基準，一般接在 16 引腳電壓基準的分壓上，由于題目要求恒流輸出時電流步進可調(diào)，故同相輸入端接單片機DAC 模塊產(chǎn)生的參考電壓。負載的電流采樣由串聯(lián)在 LED 負載與地之間的采樣電阻完成，經(jīng)一級跟隨、一級同相放大之后分別給單片機和PWM 控制芯片；電壓采樣由負載和電流采樣電阻上的電壓分壓完成，經(jīng)一級跟隨分別給單片機和PWM 控制芯片。為完成恒壓與恒流

6、模式的切換，分別在電壓采樣回路與電流采樣回路與PWM 控制芯片間各參加一個 N 溝道 MOSFET 作為電子開關，完成切換。為保證反響的穩(wěn)定性在 MOSFET 后再加一級跟隨后將反響信號傳遞給PWM 控制芯片。R21 74r 4,0KC13_103U?10416-GND-二 C6104-40iiF14RI 9 R20102670.RlAtlUR2A4j1 一R23*一12CM)VREFOSCCJCTJSYNCRTDISC5OvIFENJNrIN-SG3525AN圖2 PWM控制模塊VC：CVCOCT AOUT BSD13IOC1114CL1+ /CIO104 4. 五正控制電路與控制程序設計由

7、于本設計的控制局部并不需要很大的計算量，對計算速度的要求也不是很高，但需要ADC 與 DAC 模塊進展電壓與電流的采樣和對 PWM 控制芯片的控制，因此選用C8051F020單片機作為核心處理芯片，它擁有高速 8051微控制器內(nèi)核，8個12位ADC和2個12位DAC ,完全可以滿足設計的需求。由于本 LED 恒流電源工作時絕大局部時間處于穩(wěn)定狀態(tài)，且對反響速度沒有過快要求，因此并不需要對電壓、電流信號進展同時的采樣，而可以分別采樣，模式切換和基準電壓的調(diào)整也不需在中斷效勞中完成，只有步進調(diào)整電流的按鍵程序需要在中斷效勞中完成。保護電路設計過壓保護電路并不是單獨設計的，而是整合在電流控制電路中，

8、由恒流控制回路與恒壓控制回路的切換完成，當單片機檢測到負載上的電壓高于36V 時，單片機控制將恒流控制回路切換為恒壓控制回路，將負載的電壓控制在略高于36V ，當再次檢測到負載電流降低到設定的電流以下時，重新將恒壓模式切換為恒流模式，到達過壓保護的目的。圖3控制程序流程圖4功率因數(shù)校正電路設計選用小功率功率因數(shù)校正芯片 MC33260,它工作在電流臨界模式。MC33260應用簡單可靠。通過電流檢測和電壓反響，通過PI調(diào)節(jié)來保持電壓恒定。通過對開關管的PWM控制來得到所需要電壓。可實現(xiàn)0.998的功率因數(shù)校正和輸出穩(wěn)定直流電壓的功能。Filtefinc UdpdLKUIvcontrdAAA/三7

9、1=161?。C1H 二1 i IDMLOAD(SMPS. LampBa Ila stJ圖4功率因數(shù)校正模塊5自動調(diào)光電路設計，開機沖擊電路與 EMI抑制電路設計自動調(diào)壓電路采用光敏電阻作為感光元件，利用比擬強將光的強弱轉換為上下電平信號，使用單片機內(nèi)置的ADC將這個電壓信號采回單片機，當光照強度較高時，單片機控制切換為恒流模式，設置的負載電流值為100mA,使LED的亮度隨光照強度的增大而減少。開機沖擊電路采用熱敏電阻串聯(lián)在電源輸入端，溫度較低時電阻很大，隨著電阻發(fā)熱溫度升高，電阻逐漸變小，到達抑制開關沖擊電流過大的目的。EMI抑制電路是利用電感和電容的特性，使平率為50Hz左右的交流電可以

10、順利通過濾波器，但高于50Hz以上的高頻干擾雜波被濾波器濾除，這就使開關電源產(chǎn)生的高頻諧波被濾掉而不會污染電網(wǎng)。熱敏電阻10mH10mHLO圖5開機沖擊電流和EMI抑制模塊三、理論分析與計算1恒流控制方法和參數(shù)計算將一個電阻值較小的采樣電阻串聯(lián)在 LED負載與低之間，設流過 LED的電流為I,那么采樣電阻兩端的電壓:其中島為采樣電阻的電阻值，取 Ro=Qo 一級跟隨之后電壓不變，后為一級同相放大電路，放大倍數(shù)為:R16300”。51k。+1二 6.88后為一級跟隨，電壓不變，因此返回 PWM控制芯片的電壓為：Uo = 6.88U = 688c x I單片機通過DAC給PWM控制芯片一個參考的基

11、準電壓Uref,經(jīng)過PWM控制芯片的調(diào)節(jié)占空比來調(diào)節(jié)副邊繞組的電壓進而實現(xiàn)調(diào)節(jié)負載電流。經(jīng)過閉環(huán)負反響的調(diào)節(jié)作用，使 Uo=U ref,此時流過負載的電流值為:只要時單片機DAC 模塊的輸出電壓根據(jù)上面的式子調(diào)整，就會使負載工作在某一個需要的恒定電流值上。隔離變壓器的設計計算功率因數(shù)校正電路輸出的電壓為55V ，要求負載為10 只串聯(lián)的 LED 燈，實測正常工作時的電壓為 34V 左右，可得變壓器的變比約為：由于 PWM 控制芯片輸出占空比X 圍為 0%50% ，因此實際取原邊 45 匝，副邊 56 匝，變比為1.24。提高效率的方法選擇適宜的主回路拓撲，使用盡可能少的元器件，降低開關頻率；主

12、電路選擇導通損耗小的開關器件；測量及控制電路在設計時盡可能使用工作電壓低的元器件；控制電路盡可能使用數(shù)字方法實現(xiàn)等都可以有效地提高系統(tǒng)的效率。濾波參數(shù)計算反激式電壓變換器需要輸出的為直流量，因此盡量應濾掉所有諧波，使用 LC 無源低通濾波電路即可滿足要求，反激式變換器的開關頻率為 32kHz ，設計濾波器的截止頻率應低于32KHz ，即：由于該系統(tǒng)為恒流系統(tǒng)，應取較大的 L值，并適當減小C的值，據(jù)此設定L、C值。選用470 & F的電解電容，根據(jù)計算得出電感值約為0.78mH ,采用自制的工 字型濾波電感。四、測試方案與測試結果1 測試儀器與設備1工頻變壓器2四位半數(shù)字萬用表DT92033安捷倫示波器DSO5012A2 測試數(shù)據(jù)1輸出電流跟蹤測試：表 1 輸出電流顯示跟蹤測試設定電流(mA)150180220360實測電流(mA)151179220359顯示電流(mA)1521802193592電壓調(diào)整率測試設定電流為 150mA：表2電壓調(diào)整率測試U2/V32, 5236. 3140. 21149150150從32V40V時電流變化 X圍是149mA150mA調(diào)整率為0.6%。電壓調(diào)整率 Su 1%。到達要求:3負載調(diào)整率測試輸入電壓為36.23V,設定電流為300mA,負載從5個LED到10個LED時輸出電流波動 X圍是209mA300mA。