IPAGEPAGEII摘要電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化對(duì)于電子行業(yè)的發(fā)展來說是一次重大的變革，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化將傳統(tǒng)的電路實(shí)驗(yàn)作為基礎(chǔ)的電路設(shè)計(jì)方法淘汰，取而代之的是虛擬的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具軟件，Multisim是眾多電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具軟件中比較常用的應(yīng)用軟件之一，特別是在電子電路的仿真與設(shè)計(jì)的領(lǐng)域里Multisim更是極為專業(yè)的軟件。Multisim中含有絕大部分的基礎(chǔ)電路所需要的電子元器件和完整的檢測(cè)虛擬電子電路的虛擬儀器儀表，這款軟件和傳統(tǒng)電路實(shí)驗(yàn)不同，他并不需要真正的元器件、電流電壓。只需要對(duì)電路的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)制就能完成。相比傳統(tǒng)的電路實(shí)驗(yàn)Multisim仿真軟件具有相當(dāng)迅速的仿真速度，精確度也提高了不少。本文將使用Multisim作為脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)與仿真的軟件。本次的設(shè)計(jì)還需要用到LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823，但是Multisim其自帶的元器件庫(kù)內(nèi)并不存在MAX16823的芯片元器件，所以要使用到Multisim中元器件向?qū)Чδ茉谲浖袆?chuàng)建出一個(gè)新的元器件，能完全實(shí)現(xiàn)MAX16823的預(yù)設(shè)功能。完成預(yù)設(shè)功能的關(guān)鍵就是找到相應(yīng)元器件的Spice模型。所以本文基于Multisim的脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路為例，介紹如何利用Spice模型在Multisim中創(chuàng)建出自己所需要的元器件，并與一個(gè)脈寬調(diào)制電路組成脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路中，完全的實(shí)現(xiàn)元器件的預(yù)設(shè)功能，并對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真分析，驗(yàn)證新元器件的功能是否正確。本文最后的仿真分析顯示，運(yùn)用Spice模型在Multisim中確實(shí)能迅速有效的創(chuàng)建Multisim元器件庫(kù)中本不存在的元器件。關(guān)鍵詞：Multisim；驅(qū)動(dòng)電路；脈寬調(diào)制；MAX16823；Spice模型

AbstractElectronicdesignautomationisasignificantchangeforthedevelopmentofelectronicindustry.Electronicdesignautomationtakesthetraditionalcircuitexperimentasthebasiccircuitdesignmethodandreplacesthevirtualelectronicdesignautomationtoolsoftware.Multisimisaprofessionalelectronicdesignautomationtoolsoftwareinthefieldofelectroniccircuitsimulationanddesign.Multisimcontainsmostoftheelectroniccomponentsneededbythebasiccircuitandacompletevirtualinstrumenttodetectthevirtualelectroniccircuit.Thissoftwareisdifferentfromthetraditionalcircuitexperiment,itdoesnotneedtherealcomponents,currentandvoltage.Onlytheparametersofthecircuitneedtobemodulated.ComparedwiththetraditionalcircuitexperimentMultisimSimulationsoftware,thesimulationspeedisquitefast,andtheaccuracyisalsoimprovedalot.Inthispaper,MultisimisusedasthesoftwareofPWMdrivecircuitdesignandsimulation.ThisdesignalsoneedstouseLEDdrivermax16823,butthereisnochipcomponentofmax16823inthecomponentlibraryofMultisim,soweneedtousethecomponentwizardfunctionofMultisimtocreateanewcomponentinthesoftware,whichcanfullyrealizethepresetfunctionofmax16823.Thekeytocompletethepresetfunctionistofindthespicemodelofthecorrespondingcomponents.Therefore,basedonMultisim'sPWMdrivecircuit,thispaperintroduceshowtousespicemodeltocreatetherequiredcomponentsinMultisim,andwithaPWMcircuittoformaPWMdrivecircuit,fullyrealizethepresetfunctionofcomponents,andcarryoutsimulationanalysisofthedesigntoverifywhetherthefunctionofnewcomponentsiscorrect.Finally,thesimulationanalysisshowsthatspicemodelcaneffectivelyandquicklycreatethecomponentsthatdonotexistinMultisimcomponentlibrary.Keywords:Multisim;drivecircuit;Pulsewidthmodulation;MAX16823;Spicesimulation目錄目錄TOC\o"1-3"\h\u摘要 IAbstract II第一章緒論 11.1選題的背景 11.2選題的意義 21.3設(shè)計(jì)內(nèi)容與研究安排 21.3.1設(shè)計(jì)內(nèi)容 21.3.2主要研究工作 31.3.3章節(jié)安排 3第二章PWM驅(qū)動(dòng)電路 52.1PWM驅(qū)動(dòng)電路的基本原理 52.2PWM驅(qū)動(dòng)電路的開通關(guān)斷條件 62.2PWM驅(qū)動(dòng)電路的應(yīng)用場(chǎng)合 62.4本章小結(jié) 7第三章脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 83.1PWM波形產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì) 83.2LED驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 93.2.1高亮度發(fā)光二極管 93.3LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823的主要特性 113.3.1LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823的介紹 113.3.2LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823的電氣特性 123.3.3LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823的外圍引腳圖 143.3.4新元器件的引腳功能 143.4LED驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 153.5本章小結(jié) 16第四章脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路的仿真分析 174.1LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823在Multisim中的創(chuàng)建 174.2在Multisim中搭建脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路 204.3波形的仿真 214.3.1PWM波形產(chǎn)生電路的波形仿真 214.3.2驅(qū)動(dòng)電路的輸出波形仿真 224.4脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路的仿真 244.4.1脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路的仿真結(jié)果 244.4.2脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)果分析 254.5本章小結(jié) 25第五章總結(jié)與展望 26參考文獻(xiàn) 27第一章緒論P(yáng)AGE27PAGE27緒論1.1選題的背景脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路主要分為脈寬調(diào)制電路和驅(qū)動(dòng)電路。脈寬調(diào)制即是脈沖寬度調(diào)制（PWM），脈沖快讀調(diào)制技術(shù)現(xiàn)如今廣泛應(yīng)用在各各行業(yè)，對(duì)于模擬電路的控制有著高效、精確的控制。脈沖寬度調(diào)制是基于對(duì)應(yīng)的負(fù)載的改變對(duì)晶體管的柵極或者是晶體管的基極進(jìn)行調(diào)控使其發(fā)生偏置，當(dāng)晶體管發(fā)生的柵極或是基極發(fā)生偏置后相對(duì)的晶閘管的的開關(guān)穩(wěn)壓輸出和晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間也會(huì)隨之改變。在變化的工作環(huán)境下這種模擬控制的方式能使電源的輸出電壓一直保持不變。這種模擬控制的方法實(shí)質(zhì)上是通過控制控制微處理器的數(shù)字進(jìn)而控制電路中的輸出電壓一直保持不變，這種技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒觳⑶覍?duì)于實(shí)際模擬中對(duì)電路的控制效果非常的顯著。雖然脈沖寬度調(diào)制控制模擬電路的基本原理早在八十年代以前就有科學(xué)家提出過，但那時(shí)候的科技水平并沒有跟上電力電子器件技術(shù)在當(dāng)時(shí)也不發(fā)達(dá)，導(dǎo)致發(fā)展的特別緩慢。但進(jìn)入八十年代后，迎來了電力電子技術(shù)的新紀(jì)元。終于在電力電子器件的蓬勃發(fā)展下，脈沖寬度調(diào)制控制技術(shù)也逐漸得到真正的應(yīng)用，有了用武之地。隨著時(shí)代腳步的前進(jìn)，科技在不斷的更新，電子電路技術(shù)和自控技術(shù)也在飛速的發(fā)展。結(jié)合著新的理論，脈沖寬度調(diào)制控制的技術(shù)也得到了很好的發(fā)展。電子技術(shù)在不斷的創(chuàng)新中不斷的涌現(xiàn)出了多種多樣的脈沖寬度調(diào)制控制技術(shù)，例如相電壓控制脈沖寬度調(diào)制、脈寬PWM、正弦曲線脈沖寬度調(diào)制、線電壓控制脈沖寬度調(diào)制以及隨機(jī)PWM等脈沖寬度調(diào)制控制技術(shù)。這些技術(shù)都被大范圍的使用著，其中脈寬PWM法是如今十分常用的脈沖寬度調(diào)制控制技術(shù)。脈寬PWM法就是脈寬調(diào)制法，原理是將多個(gè)脈沖寬度相等的脈沖組合成脈沖波形，該技術(shù)的方法是通過調(diào)控脈沖列的周期對(duì)脈沖寬度的頻率進(jìn)行調(diào)整，改變脈沖的寬度或者是脈沖的占空比對(duì)電壓進(jìn)行調(diào)控。脈沖寬度調(diào)控技術(shù)不僅僅能對(duì)電壓進(jìn)行調(diào)控還可以控制電流、波形的變化等。一般驅(qū)動(dòng)電路對(duì)應(yīng)于在電路的中間電路，驅(qū)動(dòng)電路被連接到主電路和控制電路之間。驅(qū)動(dòng)電路的作用基本上相當(dāng)于一個(gè)功率放大電路，通過對(duì)進(jìn)入驅(qū)動(dòng)電路中驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)或者是輸入的PWM脈沖波形進(jìn)行放大，將波形放大到能使驅(qū)動(dòng)電路中的功率晶體管，使得負(fù)載可以正常工作。因?yàn)樵诓煌碾娐分胸?fù)載的額定功率也是不同的，為了能讓負(fù)載可以正常的工作就會(huì)有許多不同的驅(qū)動(dòng)電路，雖然驅(qū)動(dòng)電路的種類很多，但是本質(zhì)上它們的原理是相同的。一個(gè)精良的驅(qū)動(dòng)電路可以提高電路系統(tǒng)整體的可靠性、降低導(dǎo)通損耗提高工作效率、降低電磁干擾或電磁兼容性。電子電路仿真軟件Multisim的前身是加拿大的圖像交互技術(shù)公司后被美國(guó)的NI公司收購(gòu)。Multisim是專業(yè)的電路仿真軟件軟件里面包含了眾多的電子元器件和測(cè)量?jī)x器儀表，電子電路中經(jīng)常使用的電子元器件和測(cè)量?jī)x器儀表Multisim的庫(kù)中都會(huì)有對(duì)應(yīng)的虛擬器件，為了滿足新的元器件產(chǎn)品也能在Multisim中模擬仿真，軟件也有能自建元器件的元器件向?qū)Чぞ?。Multisim與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法相比有很多優(yōu)點(diǎn)，在用軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)可以一邊進(jìn)行設(shè)計(jì)一邊進(jìn)行調(diào)試和傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法相比會(huì)方便很多，軟件中也有很多測(cè)量?jī)x器避免了現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)中缺少測(cè)量?jī)x器不能將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄下來的情況，并且軟件還可以將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、測(cè)試參數(shù)、曲線和電路原理圖進(jìn)行打印。對(duì)于實(shí)驗(yàn)來說成本幾乎為零，得到實(shí)驗(yàn)的結(jié)果也快。對(duì)于錯(cuò)誤的電路會(huì)報(bào)錯(cuò)也有自動(dòng)分析的系統(tǒng)為解決問題提供了新的思路對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)度有很大的幫助，而且Multisim十分的容易上手，是當(dāng)代電子電路設(shè)計(jì)的首要選擇。1.2選題的意義在Multisim仿真平臺(tái)利用Spice模型文件進(jìn)行新元器件的創(chuàng)建，并完成脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路的搭建。通過對(duì)仿真結(jié)果的分析，證明在Multisim仿真平臺(tái)利用Spice模型文件進(jìn)行新元器件的創(chuàng)建是可行的。Multisim對(duì)于模擬電路的仿真來說是一個(gè)非常實(shí)用的軟件，軟件的操作也相當(dāng)?shù)暮?jiǎn)單。運(yùn)用Multisim進(jìn)行模擬電路的仿真不僅僅使虛擬實(shí)驗(yàn)更加的方便，還能從中熟悉電路的原理和芯片的用途。學(xué)會(huì)使用Multisim軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)可以解決很多的問題。不同于傳統(tǒng)的電路實(shí)驗(yàn)使用軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)成本近乎于零，為研究設(shè)計(jì)新的電路節(jié)省了很大的花銷，使用軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)也不會(huì)出現(xiàn)因操作不正確或者是數(shù)值沒有選擇正確而引發(fā)的事故。雖然Multisim元器件庫(kù)有限，但有元件向?qū)н@個(gè)功能可以幫助創(chuàng)建新的元器件，對(duì)于電路研究創(chuàng)新來說都是非常實(shí)用的。所以學(xué)會(huì)如何在Multisim這個(gè)仿真平臺(tái)上創(chuàng)建新元器件和仿真對(duì)于電路領(lǐng)域的創(chuàng)新是非常有意義的。1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容與研究安排1.3.1設(shè)計(jì)內(nèi)容此次的設(shè)計(jì)與仿真內(nèi)容主要是基于Multisim的脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)與仿真，提出相應(yīng)的建議以及措施，文章大體分為五個(gè)部分：第一部分概述了此次設(shè)計(jì)與仿真的研究背景及意義；第二部分綜述了PWM驅(qū)動(dòng)電路的基本原理及開通關(guān)斷條件；第三部分對(duì)新元器件的建立步驟和元器件應(yīng)該實(shí)現(xiàn)功能的簡(jiǎn)要介紹。具體介紹新元器件的主要特性，該元器件的引腳圖封裝信息并對(duì)該新元器件的各個(gè)引腳功能進(jìn)行的說明，并對(duì)電路的兩個(gè)模塊電路進(jìn)行設(shè)計(jì)；第四部分具體介紹脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路的電路圖，并利用Multisim14對(duì)其進(jìn)行仿真，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析證明新元器件的電路功能是正確的；第五部分對(duì)本文工作進(jìn)行總結(jié)，指出本文的工作重點(diǎn)。本次的脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路采用LED驅(qū)動(dòng)電路，因?yàn)長(zhǎng)ED在軟件仿真中表現(xiàn)方式比較明顯，便于我們對(duì)脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路的分析。設(shè)計(jì)要求：（1）、利用Multisim中自帶的元器件向?qū)Чδ芎推渲械腟pice模型導(dǎo)入編輯功能，在電路仿真軟件中創(chuàng)建一個(gè)新的元器件MAX16823。使得電路可以按照預(yù)設(shè)的方向進(jìn)行，讓驅(qū)動(dòng)器的預(yù)設(shè)功能可以實(shí)現(xiàn)，達(dá)到驅(qū)動(dòng)效果。（2）、設(shè)計(jì)占空比可調(diào)的方波發(fā)生器作為此次實(shí)驗(yàn)的脈沖寬度調(diào)制（3）、先利用Multisim中的元器件庫(kù)中的元器件和新創(chuàng)建的MAX16823在軟件中進(jìn)行脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路的搭建，搭建完成后利用軟件的虛擬測(cè)量工具對(duì)脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行仿真并分析。1.3.2主要研究工作文章主要研究的是在Multisim中通過導(dǎo)入模型文件進(jìn)行新建元器件的方式是否可行。對(duì)脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行深入的了解，明白脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路的工作原理，在此基礎(chǔ)上對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)了解電路需要實(shí)現(xiàn)什么功能。熟練的運(yùn)用Multisim的仿真功能，在Multisim中搭建一個(gè)脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路，利用新元器件的功能實(shí)現(xiàn)與否對(duì)該種方式的可行性進(jìn)行判定。1.3.3章節(jié)安排文章的章節(jié)安排設(shè)為五章，第一章為緒論，主要介紹脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路和Multisim的背景和意義進(jìn)行概述。對(duì)設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單的說明講解，介紹該次設(shè)計(jì)的研究方法和指明設(shè)計(jì)的主要研究工作，對(duì)文章的章節(jié)大致的安排和概論。第二章為PWM驅(qū)動(dòng)電路，對(duì)PWM驅(qū)動(dòng)電路的原理和開通關(guān)斷的條件進(jìn)行詳細(xì)的介紹說明，在了解PWM的原理后為此次的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)出一種合適的PWM波形發(fā)生電路并在Multisim中搭建連線。第三章為脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，分別設(shè)計(jì)一個(gè)PWM發(fā)生電路和一個(gè)LED驅(qū)動(dòng)電路最終目的是讓新建得元器件可以完成其得預(yù)設(shè)功能。第四章為脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路的仿真分析，本章主要對(duì)元器件進(jìn)行全方面的介紹包括MAX16823的主要特性、電氣特性以及引腳圖和各各引腳的具體功能，在方正軟件中將元器件MAX16823進(jìn)行創(chuàng)建，并完成驅(qū)動(dòng)電路模塊的建立，結(jié)合第三章建立的PWM波形發(fā)生電路組成脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路，并進(jìn)行仿真。對(duì)仿真波形結(jié)果進(jìn)行記錄。第五章為總結(jié)與展望，總結(jié)設(shè)計(jì)過程中遇到的問題和取得的收獲并對(duì)選題的未來進(jìn)行展望。第二章PWM驅(qū)動(dòng)電路

第二章PWM驅(qū)動(dòng)電路2.1PWM驅(qū)動(dòng)電路的基本原理脈沖寬度調(diào)制（PWM）就是將一連串輸出脈沖寬度相等的脈沖組成脈沖波形，這些輸出的脈沖波形將用來取代所需要的波形，本質(zhì)上就控制電子電路中的半導(dǎo)體開關(guān)裝置的開通與關(guān)斷的狀態(tài)使其能輸出一連串脈沖寬度相等的脈沖形成脈沖波形。在半個(gè)周期的時(shí)間里輸出波形的電壓都相等，這樣的波形稱之為正弦波。對(duì)于這些輸出的脈沖寬度按照一定的規(guī)律調(diào)節(jié)控制，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電子逆變器電路輸出電壓和輸出頻率的控制。簡(jiǎn)單的說，PWM技術(shù)的原理就是利用改變半導(dǎo)體的開通與關(guān)斷的狀態(tài)對(duì)逆變器進(jìn)行控制。當(dāng)半導(dǎo)體開關(guān)器件處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，半導(dǎo)體輸出的直流電壓為低電平，當(dāng)半導(dǎo)體開關(guān)器件處于開通狀態(tài)是，半導(dǎo)體輸出的直流電壓為高電平。由于半導(dǎo)體開關(guān)器件的開通關(guān)斷狀態(tài)的變化可以控制直流電壓的變化，所以通過半導(dǎo)體的開通關(guān)斷后，將輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換成了具有一定波形的輸出脈沖信號(hào)。輸出脈沖信號(hào)的脈沖寬度和頻率可以由半導(dǎo)體開關(guān)器件的開通關(guān)斷的時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行控制。調(diào)整輸出脈沖寬度調(diào)制的周期改變脈沖寬度調(diào)制的占空比，可以對(duì)電流的大小進(jìn)行改變。PWM對(duì)于開關(guān)器件來說相當(dāng)?shù)挠押茫褂脮r(shí)開關(guān)器件的功率損耗相當(dāng)?shù)男　ｉ_關(guān)器件在關(guān)斷的情況下，通過的電流量幾乎為零，開關(guān)器件在開通的情況下，也不會(huì)出現(xiàn)開關(guān)兩端壓降的情況。一般情況下在電路系統(tǒng)中功率損耗等于流經(jīng)電路的電流和電壓的乘積，所以開關(guān)器件在PWM電路中的功率損耗都是無限趨近于零的。運(yùn)用脈寬調(diào)制法技術(shù)可以通過模擬信號(hào)進(jìn)行控制，改變半導(dǎo)體開關(guān)器件的狀態(tài)對(duì)輸出脈沖信號(hào)的占空比進(jìn)行變化，讓控制更加快速和方便。驅(qū)動(dòng)電路實(shí)質(zhì)上是一個(gè)可以放大功率的電路，通過對(duì)控制電路的信號(hào)或者電路輸出的PWM脈沖波形進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)到可以使驅(qū)動(dòng)電路中的功率晶體管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，讓負(fù)載可以正常的工作。一般的在電路中驅(qū)動(dòng)電路相當(dāng)于一個(gè)中間電路，驅(qū)動(dòng)電路連接著主電路和控制電路。驅(qū)動(dòng)電路按照驅(qū)動(dòng)方式可以分為電流驅(qū)動(dòng)電路和電壓驅(qū)動(dòng)電路。兩者都是可以為電路輸出不同的功率，區(qū)別在于是根據(jù)什么的不同輸出不同的功率，對(duì)于電流驅(qū)動(dòng)電路來說，輸入的驅(qū)動(dòng)電流的不同所輸出的功率也會(huì)不同。對(duì)于電壓驅(qū)動(dòng)電路來說，輸入的驅(qū)動(dòng)電壓不用所輸出的功率也會(huì)不同。從電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來說，兩者的區(qū)別在內(nèi)阻上差距會(huì)比較大，電流驅(qū)動(dòng)電路的內(nèi)阻非常的低，但是電壓驅(qū)動(dòng)電路的內(nèi)阻會(huì)相對(duì)的比較高。本文設(shè)計(jì)的脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路由兩部分組成，如圖2-1脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路控PWM波形PWM波形發(fā)生電路LED驅(qū)動(dòng)電路圖2-1脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖將脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路分為PWM波形產(chǎn)生電路模塊和LED驅(qū)動(dòng)電路模塊。PWM波形產(chǎn)生電路為后續(xù)的LED驅(qū)動(dòng)電路制造出一個(gè)可調(diào)控脈沖信號(hào)占空比的方波。通過改變占空比對(duì)后續(xù)的LED驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行調(diào)控，使LED的亮滅時(shí)長(zhǎng)隨著占空比的改變而改變。2.2PWM驅(qū)動(dòng)電路的開通關(guān)斷條件在驅(qū)動(dòng)電路中驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的柵極電容進(jìn)行充放電會(huì)使驅(qū)動(dòng)器做出開通關(guān)斷動(dòng)作。對(duì)于驅(qū)動(dòng)器來說開通的條件有三點(diǎn)，第一驅(qū)動(dòng)電壓必須要夠高，一般來說驅(qū)動(dòng)電壓都是大于十伏的；第二產(chǎn)生的瞬間驅(qū)動(dòng)電流上升，電流的上升沿越快驅(qū)動(dòng)器的開通速度也越快；第三驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的電阻阻抗必須要足夠小。驅(qū)動(dòng)器的關(guān)斷條件也有三點(diǎn)，第一驅(qū)動(dòng)電壓負(fù)向加壓使電壓小于驅(qū)動(dòng)電壓；第二產(chǎn)生的瞬間驅(qū)動(dòng)電流下降，電流的下降沿越快驅(qū)動(dòng)器的關(guān)斷速度也會(huì)越快；第三驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的電阻阻抗增大。這三個(gè)條件都會(huì)使驅(qū)動(dòng)器關(guān)斷。簡(jiǎn)單的說，對(duì)于電路驅(qū)動(dòng)器的作用是電路輸出的PWM脈沖波形進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)到可以使驅(qū)動(dòng)電路中的功率晶體管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。不論負(fù)載電路、負(fù)載額定功率如何的變化，所用的驅(qū)動(dòng)器如何選擇，驅(qū)動(dòng)電路的本質(zhì)都是一樣的，都是通過給柵極電容充放電實(shí)現(xiàn)開關(guān)功率的放大，這就是驅(qū)動(dòng)電路的開關(guān)功率放大作用。2.2PWM驅(qū)動(dòng)電路的應(yīng)用場(chǎng)合PWM信號(hào)處理器控制系統(tǒng)是通過數(shù)字的形式進(jìn)行控制的，不需要將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使信號(hào)收到的噪聲影響最低。一般的噪聲只有在邏輯變換的時(shí)候才對(duì)數(shù)字信號(hào)有一定的干擾。PWM多用于通信也是應(yīng)為PWM對(duì)噪聲有著優(yōu)秀的抵抗力。對(duì)于PWM的方波來說周期是不變的但是寬度是可以控制改變的，寬度實(shí)際上指的就是中高低電平所持續(xù)的時(shí)長(zhǎng)，改變這種脈沖寬度就可以使輸出的高低電平快速的控制后面所關(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)電路的控制。PWM驅(qū)動(dòng)電路可以用于控制溫度、控制比例閥的開度、控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速、控制舵機(jī)的轉(zhuǎn)速等等場(chǎng)合，覆蓋的領(lǐng)域非常的多，是如今自動(dòng)化工業(yè)發(fā)展不可缺少的一項(xiàng)技術(shù)。2.4本章小結(jié)本章就PWM驅(qū)動(dòng)電路的基本原理及開通關(guān)斷條件進(jìn)行了討論和分析。了解了PWM信號(hào)是如何產(chǎn)生的，查閱資料了解了PWM驅(qū)動(dòng)電路的應(yīng)用場(chǎng)合，并對(duì)本次脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)。第三章脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)

第三章脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)3.1PWM波形產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的PWM波形產(chǎn)生電路設(shè)計(jì)一款簡(jiǎn)單的振蕩電路，將555定時(shí)器與一定的電子元器件進(jìn)行連接即可構(gòu)成這樣的電路，當(dāng)一定的電子元器件為電阻R1、R2和電容C2時(shí)，定時(shí)器與之連接所形成的這種電路稱之為555無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路。555無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩電路作為多諧振蕩電路是可以連續(xù)不斷且周期穩(wěn)定的產(chǎn)生規(guī)律的矩形脈沖。在電路中為了能產(chǎn)生脈沖占空比可以調(diào)節(jié)的輸出波形，將在555無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路中加入二極管D1、D2和滑動(dòng)變阻器RP，讓一個(gè)二極管D2與滑動(dòng)變阻器RP與電阻R1、R2進(jìn)行串聯(lián)，將另外一個(gè)二極管D1并聯(lián)在電阻R2上，在555無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路實(shí)現(xiàn)輸出波形占空比可以進(jìn)行改變的功能。把這樣功能的電路稱為PWM波形發(fā)生電路。圖3-1PWM波形發(fā)生電路圖如圖3-1PWM波形發(fā)生電路圖所示，在Multisim中搭建好了該555無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路圖。通過改變滑動(dòng)變阻器RP的阻值，進(jìn)而改變PWM波形發(fā)生電路所輸出方波的占空比。電容D1、D2使得555無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路中的電容C2在充電階段和放電階段電流的流向從不同的路徑流過。當(dāng)電容C2處于充電階段時(shí)候，充電電流只會(huì)流經(jīng)電阻R1和滑動(dòng)變阻器左側(cè)RP左，但是當(dāng)電容C2出去放電階段的時(shí)候，放電電流只會(huì)流經(jīng)電阻R2和滑動(dòng)變阻器的右側(cè)RP右。所以可以根據(jù)公式進(jìn)行計(jì)算電容C2的充電時(shí)間T1和放電時(shí)間T2。ln2=0.693TT由于555無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路輸出的波形的周期T是充放電時(shí)間之和，所以方波周期T：T計(jì)算得知555無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路輸出的方波周期T是一個(gè)常量，所以方波頻率也是一個(gè)常量。通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)電阻RP的阻值，就能改變555無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路輸出波形的占空比。占空比的計(jì)算公式為：D占空比與滑動(dòng)變阻器左側(cè)的阻值大小相關(guān)，當(dāng)左側(cè)阻值越大時(shí)候，占空比就越大，反之左側(cè)阻值越小，占空比則越小。3.2LED驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)3.2.1高亮度發(fā)光二極管本次設(shè)計(jì)的脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路中的LED驅(qū)動(dòng)電路主要包含LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823和LED負(fù)載電路。參照MAX16823的預(yù)加載電流設(shè)置電路，可知LED負(fù)載電路由九個(gè)高亮度發(fā)光二極管和三個(gè)檢測(cè)電阻組成。之所以選擇高亮度發(fā)光二極管是因?yàn)楦吡炼劝l(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)度比較大，且當(dāng)流經(jīng)的電流大于最大工作電流時(shí)，高亮度發(fā)光二極管會(huì)因?yàn)榱鹘?jīng)電流過大而燒壞，保護(hù)電路。高亮度發(fā)光二極管的優(yōu)點(diǎn)也比較的顯著，成本也因?yàn)榭萍嫉陌l(fā)展在不斷的降低?，F(xiàn)如今高亮度發(fā)光二極管在汽車儀表照明等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。與白熾燈、熒光燈等傳統(tǒng)電源相比有以下的優(yōu)點(diǎn)：高亮度發(fā)光二極管相比傳統(tǒng)光源更加的節(jié)能，高亮度發(fā)光二極管具有比傳統(tǒng)電源的電壓更低、電流更小、亮度更高的優(yōu)點(diǎn)，相比節(jié)能了百分之八十到百分之九十；高亮度發(fā)光二極管相比傳統(tǒng)光源對(duì)環(huán)境的影響更小，高亮度發(fā)光二極管相比傳統(tǒng)光源不會(huì)對(duì)外部釋放熱量、炫目更小、零輻射。在高亮度發(fā)光二極管的使用過程中也不會(huì)產(chǎn)生破壞環(huán)境的物質(zhì)，因?yàn)楦吡炼劝l(fā)光二極管的光譜中不存在紫外線和紅外線，不像傳統(tǒng)的光源存在汞元素，高亮度發(fā)光二極管可以直接觸摸，是環(huán)保的綠色電源；高亮度發(fā)光二極管相比傳統(tǒng)光源使用壽命更加的長(zhǎng)。高亮度發(fā)光二極管的理論使用時(shí)間長(zhǎng)達(dá)十萬小時(shí)，光源壽的使用時(shí)間則達(dá)到兩萬小時(shí)以上。就算每天高亮度發(fā)光二極管二十四小時(shí)不間斷的工作，使用壽命也可以使用兩年半。對(duì)比以前傳統(tǒng)光源白熾燈的一千小時(shí)，可見高亮度發(fā)光二極管的使用壽命比傳統(tǒng)的電源要長(zhǎng)的多。而且其他傳統(tǒng)電源的壽命也不超過一萬小時(shí)。高亮度發(fā)光二極管相比傳統(tǒng)光源的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加的牢固。傳統(tǒng)光源內(nèi)部結(jié)構(gòu)不可避免的會(huì)存在燈絲發(fā)熱易燒、亮度隨著使用時(shí)間增長(zhǎng)而衰弱的現(xiàn)象。高亮度發(fā)光二極管不同于傳統(tǒng)光源的鎢絲采用了固態(tài)的半導(dǎo)體芯片將輸入的電能變換成光能的形式進(jìn)行釋放，外包裝也采用環(huán)氧樹脂封裝，使得內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加的牢固，比傳統(tǒng)光源能承受更高強(qiáng)度的沖擊力。高亮度發(fā)光二極管相比傳統(tǒng)光源光色更加的單純，品種更多。高亮度發(fā)光二極管和傳統(tǒng)光源對(duì)比光譜更窄，單色性更好，高亮度發(fā)光二極管幾乎發(fā)出的光都可以利用，不同于傳統(tǒng)光源，高亮度發(fā)光二極管可以不通過其他工序直接發(fā)出所需的色光。高亮度發(fā)光二極管的光源在數(shù)字信息技術(shù)的控制下，利用RGB加色原理，即RGB紅、綠、藍(lán)這三種原色光，利用三種顏色各自的256級(jí)亮度進(jìn)行任意組合，可以產(chǎn)生1678萬種顏色，形成各色各樣的光色豐富人造光源的豐富性。高亮度發(fā)光二極管相比傳統(tǒng)光源更加的安全可靠，因?yàn)楦吡炼劝l(fā)光二極管光源所需要的驅(qū)動(dòng)電壓較傳統(tǒng)光源要低的多，發(fā)出的光也相對(duì)的平穩(wěn)，不會(huì)出現(xiàn)由交流電進(jìn)行供電所導(dǎo)致的燈光頻繁閃爍的問題，且光中不存在紫外線B波段，發(fā)出光的色溫為5000K與自然光的色溫非常的相近對(duì)眼睛也有很好的保護(hù)。而且高亮度發(fā)光二極管能精準(zhǔn)的控制光型及發(fā)光的角度和光色的柔和度。高亮度發(fā)光二極管相比傳統(tǒng)光源響應(yīng)速度更加的快，高亮度發(fā)光二極管的響應(yīng)時(shí)間非常的短，能保證多個(gè)或一個(gè)光源在不同的區(qū)域之間進(jìn)行切換。如若存在電源只給高亮度發(fā)光二極管光源進(jìn)行供電，高亮度發(fā)光二極管達(dá)到最大的照度時(shí)間將小于10ms。此次設(shè)計(jì)的高亮度發(fā)光二極管采用日亞化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社生產(chǎn)的高亮度發(fā)光二極管，網(wǎng)上查詢資料可知其主要性能如表3-1所示。其中表里高亮度發(fā)光二極管的主要性能都是在理想測(cè)試條件下進(jìn)行的。測(cè)試時(shí)的環(huán)境溫度為25℃，正向測(cè)試電流20mA，脈沖電流的寬度小于等于10ms，脈沖電流的占空比小于等于1/10。表3-1不同型號(hào)的LED的主要性能型號(hào)項(xiàng)目最大工作電流IFmax/mA脈沖電流IFP/mA正向電壓VF/V反向電壓VR/V反向電流IRmax/μA發(fā)光強(qiáng)度IV/mcd功耗PD/mW色度坐標(biāo)值XYNSSW100DT(白色)351103.255013501230.310.32NSSR100BT(紅色)401601.9550180960.6910.308NSSG100BT(綠色)301003.55506401200.170.70NSSB100BT(藍(lán)色)301003.65502121200.1330.0753.3LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823的主要特性3.3.1LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823的介紹本次設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路選用的驅(qū)動(dòng)器是LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823。MAX16823如今多用于車輛外部的組合燈；車輛的內(nèi)部裝飾燈；車輛警示燈；導(dǎo)航和海事指標(biāo)；建筑工業(yè)照明等等領(lǐng)域是一款高壓高集成度的驅(qū)動(dòng)器?？梢钥闯鯩AX16823在汽車燈飾的領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用。因?yàn)镸AX16823可以通過高達(dá)四十五伏特的負(fù)載電壓，擁有短路保護(hù)和熱保護(hù)等安全保護(hù)措施。MAX16823內(nèi)部設(shè)置有調(diào)整元件可以使輸出電流的精度保持在±5％的范圍內(nèi)，無需其他的元件來保證輸出電流的精度。驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部還設(shè)置了高電平有效的開漏LEDGOOD輸出端，該輸出端主要是用來檢查L(zhǎng)ED電路是否存在錯(cuò)誤。擁有+3.4V(±5%)穩(wěn)定電壓輸出且該輸出具有四毫安的輸出電流能力。LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823具有兩種封裝模式分別是16引腳5mmx5mmTQFN-EP和16引腳TSSOP-EP封裝，雖然封裝不同但是它們都適用于-40℃~+125℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行工作。MAX16823是LED驅(qū)動(dòng)器能在5.5V到40V的輸入電壓范圍進(jìn)行正常的運(yùn)行，有三個(gè)通道每個(gè)通道向一個(gè)或多個(gè)高亮度LED串（HBLED）輸入最大100mA的電流。每個(gè)通道的電流都使用外部電流檢測(cè)電阻與LED串。三個(gè)DIM輸入除了提供輸出的開關(guān)控制外，允許范圍內(nèi)的獨(dú)立脈沖進(jìn)行調(diào)光。波形電路可降低EMI，同時(shí)提供快速的開啟和關(guān)閉時(shí)間。MAX16823還有熱保護(hù)功能在過熱的工作條件下將會(huì)進(jìn)入停機(jī)模式，一般在電路發(fā)生過載或者是輸出電路發(fā)生了短路則會(huì)出發(fā)熱保護(hù)功能，MAX16823驅(qū)動(dòng)器有著良好的自我保護(hù)功能。3.3.2LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823的電氣特性在MAXIN官網(wǎng)中可以找到MAX16823在典型操作電路的電氣特性，如表3-1所示。（特性的測(cè)試環(huán)境如下，電源電壓為12V，REG的電容大小為0.1μF，REG的電流為0A，LGC的電容大小為15nF，三個(gè)DIM的電壓都為3.4V，輸入電流CS的電壓為2.85Ω。電流流向從CS到GND，工作溫度TJ與環(huán)境溫度TA相等都是在40°C至+125°C內(nèi)，除非另有說明。典型值在TA=±25°C）。（備注一）表3-2MAX16823的電氣特性符號(hào)條件最小值平均值最大值單位電源范圍VIN40V欠壓鎖定UVLOVIN上升4.9VVIN下降4.6接地電流IGIOUT1=IOUT2=IOUT3=70mA1.53mA保證輸出電流IOUT100mALED電流感知精度5mA≤IOUT_≤70mA5％電壓（備注二）△VDOIOUT_=70mA6.5V≤VIN≤40V0.3VIOUT_=70mA5.5V≤VIN≤6.5V0.3輸出電流擺率8mA/μs短路電流VOUT_=0V180mA萊德古德LEDGOOD輸出邏輯低VOLISINK=2mAVLGC上拉電阻器100kΩLGC輸入上限閾值VUTH2.53VLGC輸入降低閾值0.8VLGC下拉電流VLGC>VUTH20mALGC時(shí)鐘周期CLGC=15nF1.5ms調(diào)光輸入（DIM1、DIM2、DIM3）DIM_邏輯輸入偏置電流IDIM_-0.1±0.1μADIM_輸入電壓高VINVDIM_輸入電壓低VDIM_頻率03kHz輸出（OUT1、OUT2、OUT3）（備注三）開啟DIM_上升邊緣到OUT_電流的90%28μs關(guān)閉DIM_下降邊緣到OUT_電流的10%818μs輸出電流上升10%到90%718μs輸出電流下降90%到10%615μs電流感應(yīng)調(diào)節(jié)CS_VCS_5mA≤IOUT_≤70mA193mV輸入電流（CS1、CS2、CS3）輸出CS_的電流≤1.2μA過熱保護(hù)（備注四）熱停機(jī)155℃熱停機(jī)滯后23℃3.4V（REG）輸出VREG3.275V0≤IREG≤4mA3.221REG短路電流VREG=0v13mA備注一：所有器件100%生產(chǎn)測(cè)試在TJ=+25°C。設(shè)計(jì)保證工作溫度范圍內(nèi)的極限值。備注二：降降測(cè)量如下：將電阻器從OUT_連接到CS_。將RCS_=2.85Ω從CS_連接到GND。將VIN=VOUT=3V（將VOUT錄制為VOUTA）。減少VIN，直到VOUT=0.97xVOUTA（記錄為VINB和VOUTB）。VDO=VINB-VOUTB。備注三：輸出電流上升和下降時(shí)間的測(cè)量用一個(gè)由OUT_到CS_的62系列電阻進(jìn)行測(cè)量。備注四：如果3.4V（REG）的輸出接地短路，則過熱保護(hù)不起作用。驅(qū)動(dòng)器MAX16823內(nèi)部含有一個(gè)固定的3.4V穩(wěn)壓器（REG），在5.5V至40V的輸入電壓范圍內(nèi)，為驅(qū)動(dòng)器提供高達(dá)4Ma的負(fù)載電流。將0.1μF補(bǔ)償電容器從REG連接到地時(shí)，熱保護(hù)功能正常使用，將REG短路到接地使驅(qū)動(dòng)器熱保護(hù)失效。熱保護(hù)功能就是當(dāng)驅(qū)動(dòng)器在過熱的工作環(huán)境下工作驅(qū)動(dòng)器將進(jìn)入停止運(yùn)行的模式。這中現(xiàn)象通常發(fā)生在負(fù)載電路出現(xiàn)過載或輸出短路條件下。當(dāng)接線溫度超過TJ=±155°C時(shí)，驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的熱保護(hù)電路將關(guān)閉相關(guān)的元件停止工作，驅(qū)動(dòng)器在接線溫度下降23°C后，從熱保護(hù)停機(jī)模式恢復(fù)。因此，在短路或過載條件下，該部件將通過低頻熱循環(huán)保護(hù)自己。為了能使驅(qū)動(dòng)器正常的工作，輸入驅(qū)動(dòng)器的最小輸入電壓一定都要保證：V其中VFT（MAX）是所有串聯(lián)發(fā)光二極管的總正向電壓。該裝置的最小工作電壓為5.5V。驅(qū)動(dòng)器MAX16823還有一個(gè)特點(diǎn)是設(shè)置有LEDGOOD輸出端，無論是當(dāng)一個(gè)或多個(gè)LED通道是開放的，或當(dāng)一個(gè)信號(hào)在任何調(diào)光輸入保持較低的一段時(shí)間大于編程的LEDGOOD延遲時(shí)間tDELAY。在LGC與接地之間連接的電容器進(jìn)行編輯tDELAY程序。在程序延遲周期tDELAY過去之后，LEDGOOD的輸出就會(huì)變低。在LGC引腳上使用的電容最小推薦100pF。3.3.3LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823的外圍引腳圖本次設(shè)計(jì)采用MAX16823的TQFN封裝方式，TQFN封裝的規(guī)格是16引腳5mmx5mmx0.80mm。TQFN封裝方式在-40℃到125℃都可以正常的工作。MAX16823TQFN封裝方式的外圍引腳圖如圖3-1所示。圖3-2新元器件MAX16823驅(qū)動(dòng)器的引腳圖3.3.4新元器件的引腳功能元器件MAX16823驅(qū)動(dòng)器的的引腳功能如表3-2所示。表3-3MAX16823各個(gè)引腳功能的詳細(xì)介紹引腳1DIM1，DIM1是通道1的低頻調(diào)光輸入，邏輯低時(shí)關(guān)斷OUT1，邏輯高時(shí)候開通OUT1引腳2DIM2，DIM2是通道2的低頻調(diào)光輸入，邏輯低時(shí)關(guān)斷OUT2，邏輯高時(shí)候開通OUT2引腳3DIM3，DIM3是通道3的低頻調(diào)光輸入，邏輯低時(shí)關(guān)斷OUT3，邏輯高時(shí)候開通OUT3引腳4LEDGOOD，LED開路輸入，LEDGOOD是一開漏輸出端，邏輯高時(shí)表示3路LED鏈接均良好，邏輯低時(shí)表示有1路LED鏈接斷開引腳5LEDGOOD，LED開路輸入，LEDGOOD是一開漏輸出端，邏輯高時(shí)表示3路LED鏈接均良好，邏輯低時(shí)表示有1路LED鏈接斷開引腳6IN，正電源輸入。用1只0.1μF(最小值)的電容旁路至GND。連接所有的IN引腳在一起引腳7IN，正電源輸入。用1只0.1μF(最小值)的電容旁路至GND。連接所有的IN引腳在一起引腳8LGC，LED時(shí)間檢測(cè)設(shè)置。在LGC和地之間接1只電容設(shè)置延遲時(shí)間引腳9REG，+3.4V穩(wěn)壓輸出,在REG和GND之間接1只0.1μF電容引腳10GND，接地引腳11CS3，通道3檢測(cè)放大器正輸入端。在CS3與GND之間分別接1只電流檢測(cè)電阻,以設(shè)置通道3的輸出電流引腳12CS2，通道2檢測(cè)放大器正輸入端。在CS2與GND之間分別接1只電流檢測(cè)電阻,以設(shè)置通道2的輸出電流引腳13CS1，通道1檢測(cè)放大器正輸入端。在CS1與GND之間分別接1只電流檢測(cè)電阻,以設(shè)置通道1的輸出電流引腳14OUT3，電流調(diào)節(jié)輸出引腳15OUT2，電流調(diào)節(jié)輸出引腳16OUT1，電流調(diào)節(jié)輸出3.4LED驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)將基于MAX16823的預(yù)加載電流設(shè)置電路進(jìn)行改進(jìn)，采用九個(gè)高亮度發(fā)光二極管和三個(gè)檢測(cè)電阻組成LED負(fù)載電路，九個(gè)高亮度發(fā)光二極管分為三組高亮LED串每組含有一個(gè)藍(lán)色、紅色、綠色的高亮度發(fā)光二極管。這三種顏色的型號(hào)分別為NSSB100BT、NSSR100BT、NSSG100BT。因?yàn)槊拷M的高亮度發(fā)光二極管都相同，所以選擇的檢測(cè)電阻阻值也相同。檢測(cè)阻值的公式如下：RCS公式中VCS代表的是LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823的精密電流檢測(cè)基準(zhǔn)，從表3-1可知精密電流檢測(cè)基準(zhǔn)值為203mV。IOUT代表的是流經(jīng)高亮度發(fā)光二極管的平均電流。輸入的是PWM波形，所以高亮度發(fā)光二極管的平均電流與PWM的占空比D有一定的關(guān)系。且當(dāng)占空比為100％時(shí)，高亮度發(fā)光二極管的平均電流等于正向測(cè)試電流等于20mA。所以RCSMAX16823的REG端口需要通過一個(gè)0.1μF補(bǔ)償電容器連接到接地，直接接地短路則會(huì)禁用熱保護(hù)功能。LGC端口則為檢測(cè)電視設(shè)置需要通過一個(gè)0.01μF補(bǔ)償電容器連接到接地。圖3-3LED驅(qū)動(dòng)電路圖3.5本章小結(jié)本章分別設(shè)計(jì)了兩個(gè)模塊電路一個(gè)是由555定時(shí)器、電阻電容、滑動(dòng)變阻器等元器件組成的555無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路作為設(shè)計(jì)的PWM發(fā)生電路，在Multisim仿真軟件平臺(tái)上組建了一個(gè)555無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路完成了PWM波形產(chǎn)生電路，列出了充放電時(shí)間、方波周期和占空比的計(jì)算公式。理論上該電路可以連續(xù)不斷周期穩(wěn)定的矩形波。并且可以通過改變滑動(dòng)變阻器RP的阻值使得所輸出波形的占空比D發(fā)生變化。對(duì)LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823進(jìn)行了全面的了解和介紹，知道了LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823的基本信息，LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823的電氣特性，LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823的封裝信息和LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823各個(gè)引腳的具體功能。另一個(gè)電路是由MAX16823驅(qū)動(dòng)器和三組LED串組成的LED驅(qū)動(dòng)電路，555定時(shí)器輸出的可調(diào)占空比波形通過MAX16823驅(qū)動(dòng)器，對(duì)三組LED串進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)MAX16823的預(yù)設(shè)功能。第四章脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路的仿真分析

第四章脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路的仿真分析4.1LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823在Multisim中的創(chuàng)建本次設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路選用的驅(qū)動(dòng)器是LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823。由于Multisim的元器件庫(kù)中不存在這樣的驅(qū)動(dòng)元器件，所以需要在Multisim中創(chuàng)建一個(gè)，并實(shí)現(xiàn)MAX16823的預(yù)設(shè)功能。在Multisim中創(chuàng)建LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823我們可以通過元件向?qū)Чぞ哌M(jìn)行創(chuàng)建。創(chuàng)建的過程主要分為七個(gè)步驟：步驟一，輸入元器件信息。選擇工具欄中的Tools中的ComponentsWizard命令，進(jìn)行載入元器件的信息，包括元件名稱，功能說明，作者名稱，與元器件類型。由于此次的設(shè)計(jì)并不用布線，可以選擇僅用于仿真只對(duì)LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823做模型進(jìn)行仿真，點(diǎn)擊下一步。如圖4-1所示。圖4-1LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823創(chuàng)建步驟一步驟二，輸入封裝信息。在ComponentsWizard對(duì)話框中需要將想要?jiǎng)?chuàng)建的元器件的封裝信息進(jìn)行輸入，將MAX16823屬于但片段16引腳元器件輸入對(duì)話框。點(diǎn)擊下一步。如圖4-2所示。圖4-2LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823創(chuàng)建步驟二步驟三，輸入引腳符號(hào)信息。在ComponentsWizard的操作面板中，點(diǎn)擊編輯指令的按鍵，對(duì)元器件的引腳名稱進(jìn)行編輯，使得元器件的引腳名稱不僅是數(shù)字能更加直觀的表達(dá)創(chuàng)建元器件引腳的功能。點(diǎn)擊下一步。如圖4-3所示。圖4-3LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823創(chuàng)建步驟三步驟四，設(shè)置管腳參數(shù)。在ComponentsWizard對(duì)話框中，按照Maxim產(chǎn)品資料中設(shè)置好各個(gè)管教的參數(shù)。點(diǎn)擊下一步。如圖4-4所示。圖4-4LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823創(chuàng)建步驟四步驟五，載入仿真模型。MAX16823在美國(guó)Maxim（美信）公司官方網(wǎng)站中搜素LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823找到MAX16823的信息面板，在信息面板中點(diǎn)擊設(shè)計(jì)資源找到MAX16823LED驅(qū)動(dòng)器宏模型，并點(diǎn)擊MAX16823LED驅(qū)動(dòng)器宏模型的鏈接進(jìn)入網(wǎng)頁，進(jìn)入網(wǎng)頁后右鍵將網(wǎng)頁內(nèi)容下載到電腦，下載好的文件將自動(dòng)轉(zhuǎn)換成txt文件的格式，打開下載好的txt文件將多余器件的執(zhí)行命令刪除，修改后的txt文件就是我們所需要的MAX16823Spice模型文件。點(diǎn)擊加載模型文件，導(dǎo)入修改后的txt文件。點(diǎn)擊下一步。如圖4-5所示。圖4-5LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823創(chuàng)建步驟五步驟六，實(shí)現(xiàn)符號(hào)管腳至模型節(jié)點(diǎn)的映射。將系統(tǒng)引腳與模型引腳一一對(duì)應(yīng)，以便于實(shí)現(xiàn)模型的功能。如圖4-6所示。圖4-6LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823創(chuàng)建步驟六步驟七。將元器件保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。如圖4-7所示。圖4-7LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823創(chuàng)建步驟七4.2在Multisim中搭建脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路是由PWM波形發(fā)生電路和LED驅(qū)動(dòng)電路一起組成的。電路的大致原理是由PWM波形產(chǎn)生電路輸出一個(gè)可調(diào)控占空比的方形波，方形波作為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)電路的輸入。通過控制方形波的占空比，對(duì)LED驅(qū)動(dòng)電路的LED組進(jìn)行控制。利用Multisim仿真軟件對(duì)電路進(jìn)行搭建，搭建完成后對(duì)各個(gè)元器件的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，參數(shù)調(diào)整完成后對(duì)脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行仿真運(yùn)行，觀察軟件是否對(duì)電路進(jìn)行報(bào)錯(cuò)，無錯(cuò)誤提示查看并記錄仿真現(xiàn)象。脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路在Multisim的搭建如圖4-8所示。其中將LED1、LED4、LED7為藍(lán)色的高亮度發(fā)光二極管并將電子器件導(dǎo)通電壓設(shè)置為3.6V，LED2、LED5、LED8為紅色的高亮度發(fā)光二極管并將電子器件導(dǎo)通電壓設(shè)置為1.9V，LED3、LED6、LED9為綠色的高亮度發(fā)光二極管并將電子器件導(dǎo)通電壓設(shè)置為3.5V。R3、R4、R5為輸出電流的檢測(cè)阻值都檢測(cè)電阻RCS的阻值相同將其都設(shè)置為10.15Ω。圖4-8脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路4.3波形的仿真4.3.1PWM波形產(chǎn)生電路的波形仿真完成脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路的搭建檢查線路是否連接正確，各個(gè)元器件是否修改參數(shù)。確認(rèn)無誤后，對(duì)脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行仿真。電路中示波器XSC4連著LMC555CH的第三引腳，該引腳為555定時(shí)器的輸出端，示波器XSC4所顯示的波形為PWM波形產(chǎn)生電路的仿真波形占空比為50％，波形如圖4-9所示。可以通過鼠標(biāo)對(duì)滑動(dòng)變阻器RP進(jìn)行調(diào)節(jié)使得輸出波形的占空比發(fā)生改變，說明PWM波形發(fā)生電路能完成預(yù)設(shè)的電路功能。圖4-9PWM波形產(chǎn)生電路的波形（D=50％）4.3.2驅(qū)動(dòng)電路的輸出波形仿真在完成脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)后，對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的輸出電路進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。如圖4-10為驅(qū)動(dòng)器MAX16823輸出的波形仿真圖，波形占空比為50％。驅(qū)動(dòng)器MAX16823的輸出波形為方形波。驅(qū)動(dòng)器MAX16823的輸出波形隨著PWM波形發(fā)生電路的占空比改變而改變，當(dāng)占空比D越大時(shí)驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)長(zhǎng)越短，當(dāng)占空比D越小時(shí)驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)長(zhǎng)越長(zhǎng)。圖4-10驅(qū)動(dòng)器MAX16823的輸出波形（D=50％）使用Multisim內(nèi)的仿真示波器檢測(cè)LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823的任意一端輸出的脈沖信號(hào)波形，測(cè)量出來的波形峰值電壓為9.203V。如果要證實(shí)建立的LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823的電路功能是真確的，則需要計(jì)算出任意一端輸出的設(shè)置值。其中參照表3-2不同型號(hào)的LED的主要性能可知NSSB100BT（藍(lán)色）VFB為3.6V，NSSR100BT（藍(lán)色）VFR為1.9V，NSSG100BT（藍(lán)色）VFG為3.5V，LED驅(qū)動(dòng)器精密電流檢測(cè)基準(zhǔn)電壓VCS為0.203V。則設(shè)置值為：V測(cè)量的值也為9.203V。這兩個(gè)相等，說明在Multisim中創(chuàng)建的LED驅(qū)動(dòng)器MAX16823可以實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)的電路功能。脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路的仿真分析檢測(cè)結(jié)果有效。4.4脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路的仿真4.4.1脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路的仿真結(jié)果在Multisim中將要仿真的脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路按圖4-1連接好，按下鍵盤F5鍵或者點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕對(duì)脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行仿真，運(yùn)行電路后，軟件沒有出現(xiàn)報(bào)錯(cuò)，記錄電路變化。電路右側(cè)的高亮度發(fā)光二極管都會(huì)閃爍。如圖4-11，4-12所示。當(dāng)控制滑動(dòng)變阻器RP向左滑動(dòng)后，高亮度發(fā)光二極管的發(fā)亮?xí)r間明顯變長(zhǎng)，熄滅時(shí)間明顯變短。當(dāng)控制滑動(dòng)變阻器RP向右滑動(dòng)后，高亮度發(fā)光二極管的熄滅時(shí)間明顯邊長(zhǎng)，發(fā)亮?xí)r間明顯變短。說明高亮度發(fā)光二極管的亮滅時(shí)長(zhǎng)可以由滑動(dòng)變阻器RP來進(jìn)行控制。原因是當(dāng)改變滑動(dòng)變阻器RP的阻值時(shí)，會(huì)改變LMC555CH輸出波形的占空比。向左滑動(dòng)時(shí)占空比變小，高亮度發(fā)光二極管的發(fā)亮?xí)r間邊長(zhǎng)。向右滑動(dòng)時(shí)占空比變大，高亮度發(fā)光