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揭开LED闪光灯设计的奥秘 看懂后可玩转自拍

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-12-07  来源:广东LED  浏览次数:1383
LED闪光灯核心是DC-DC稳流电源变换器,原理是将电池的电能转换为恒流输出,从而驱动高亮度白光LED。LED电源顾名思义就是供恒定电压的电源,并且使开关管处在开关状态。
     LED闪光灯核心是DC-DC稳流电源变换器,原理是将电池的电能转换为恒流输出,从而驱动高亮度白光LED。LED电源顾名思义就是供恒定电压的电源,并且使开关管处在开关状态。实现开关源种类有很多,比如升压式DC-DC变换、降压式、正激励、单端反激励式等等。开关电源主要思路是,通过输出端的采样电阻反馈然后通过调节PWM 再调整电压输出。

  一 设计思路

  制作一个0 到20V 的电源,利用单片机控制开关电源专用芯片SG3524 产生500kHz 的PWM 发生电路,驱动MOS 管IRF9540,输出电压端口流端通过1K 反馈电阻将电阻电压反馈到SG3524 的反馈输入端进行闭环控制产生恒定的电压。然后通过单片机控制10 位DA 芯片产生基准电压输入到SG3524 的1 脚即基准电压输入端,这样不同的基准电压对应不同的输出电电压,实现了电压的数控,10位AD 分辨率为1/1024,完全达到0 到20V 步进0.1V。系统电路共分MCU 控制部分,DA 转换部分、DC/DC 变换部分,液晶显示、按键输入部分。其中DC/DC部分是重点部分。

  二 方案设计、论证与选择

  (1)MCU 部分采用STC89C52 单片机。这种单片机兼容MCS51 指令系统,3个16 位可编程定时/计数器中断且具有低功耗空闲和掉电模式,其软件可以设置睡眠和唤醒功能。STC89C52 单片机运行速度比AT89C5 单片机快,并且自带A/D 转换,在下载程序方面,直接串口就可以下载,故选择STC89C52。

  (2)开关电源(DC/DC 变换部分)采用开关管(CMOS 管)制作DC/DC 电路。此法即用PWM 控制开关管使开关管工作在开关状态,这样效率很高,但是电压纹波大对滤波电路要求高。PWM 控制节约空间比较经济,故选择开关管(CMOS 管)。

  (3)升压模块采用XL6009 芯片升压。使输入电压升压为10V 电压。经多次数据测试采集比对之后,芯片在稳定性以及效率工作上能够调试满足80%的效率要求,故选择XL6009 芯片升压。

  (4)D/A 电路利用TLC2543 芯片。TLC2543 是T1公司的12 位串行模数转换器,使用开关电容逐次逼近技术完成A/D 转换过程。

  (5)因为本系统中按键较少所以采用独立键盘;LCD 液晶显示省电且不产生高温,因此选择LCD 液晶显示。

  三 单元模块介绍

  3.1 升压模块

  本系统采用XL6009 模块。XL6009 具有超宽的输入电压范围: 3V-32V,最佳工作电压范围:5-32V;具有超宽的输出电压范围:5V-35V;内置4A 高效MOSFET 开关管,使效率最高达到94%;超高开关频率400kHz,用小容量的滤波电容即能达到非常好的效果,纹波更小,体积更小。本模块相对于LM2577 的三极管推动方式转换效率更高;且是可调的升压模块,可以通过调节模块上面的精密多圈可调电位器来改变输出电压。

  3.2 D/A 模块

  本系统采用TLC 系列芯片,使用开关电容逐次逼近技术完成A/D转换过程。由于是串行输入结构,能够节省51 系列单片机I/O 资源;并具有分辨率较高的特点,驱动简单因此在在本系统中可以完成转换任务,所以选择TLC2543 芯片。

  3.3 开关电源(DC/DC 变换部分)模块

  如上图所示,利用开关芯片SG3524 专用的开关电源芯片产生500kHz 的PWM 信号,控制开关管IRF9540 然后通过储能原件电感对外电路提供电流,输出电流端通过R14 的1K 电阻将电阻电压反馈到SG3524 的反馈输入端进行闭环控制产生恒定的电压。然后通过单片机控制10 位DA 芯片TLC5615 产生基准电压输入到SG3524 的1 脚即基准电压输入端,这样不同的基准电压对应不同的输出电流。其中2200UF 电容起到滤波作用,二极管起到保护反像电流的作用, 1K 电阻和10K 精密可调电阻构成分压电路,将输出电压分压后采样电压反馈到输入SG3524 的反馈输入端,然后进行闭环控制PWM 使得输出稳定电压。增加PWM 锁存器使关闭作用更可靠;比较器(脉冲宽度调制)输出送到PWM 锁存器,锁存器由关闭电路置位,由振荡器输出时间脉冲复位。这样,当关闭电路动作,即使过电流信号立即消失,锁存器也可维持一个周期的关闭控制,直到下一个周期时钟信号使锁存器复位为止。

  3.4 MCU 控制模块

  此模块由单片机最小系统、液晶显示模块、独立键盘及报警4 个模块组成。本模块可以通过单片机控制选择电流并显示在LCD 屏幕上,当等效直流负载电阻过大时,输出电压限幅值高于10.5V并报警。

  四 测试结果

  刚开始测试结果不符合要求,通过不断的调试计算数据,发现电路

  损耗和芯片选择不合适,影响了输出结果,通过更换芯片后测量输出结果可以达到要求。部分数据如下表所示。

 
 
 
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