LED恒流源驱动终端设计开题报告

研究方法：

1.模拟调光

模拟调光又称线性调光，它可利用直流电压信号使LED驱动器的输出电流连续的变化，从而实现对LED的亮度进行线性调节。其调光的特点是调光信号是模拟量，并且输出电流是连续变化的，使LED的亮度可以连续调节。模拟调光的调光比最高只能达到50:1，一般在10:1以下。

模拟调光的优点有：

1.调光时不会产生噪声。

2.电路简单，易实现，操作方便，无闪烁。

模拟调光的缺点有：

3.当电流发生变化时，会造成LED发光的色偏，因为LED的色谱与电流有关，所以调光会影响白光LED的发光质量。

4.模拟调光的范围较窄。

5.由于模拟调光时，LED驱动器始终处于工作状态，而LED驱动器的转换效率随着输出电流的减小而迅速降低，因此会增加电源系统的功率损耗。

2.数字调光

利用微控制器可以实现数字调光，数字调光是微控制器通过单线接口、、SMBus、SPI等串行接口给LED驱动器发出数字信号，来调节LED照明灯的亮度，可实现渐进调光。渐进调光是一种连续的调光方式，使电流以指数曲线形式逐渐增加，能很好的补偿人眼的敏感度，此外还可以利用数字电位器和单片机实现数字调光。

3.无线调光

无线调光是在数控恒流驱动器的基础上增加红外遥控发射器、红外遥控接收器来进行调光的，除此之外，还可以运用WIFI遥控、ZigBee控制、电脑远程控制。在智能家居的大潮下，智能化是LED未来发展趋势，无线调光也是未来发展的热点方向之一。

4.PWM调光

PWM（脉冲宽度调制）是利用微处理器的数字输出来对模拟电路的一种控制技术。PWM利用脉宽调制信号反复地开/关LED驱动器，从而控制导通占空比，达到调节LED的平均电流，与模拟调光相比，PWM调光具有以下优点：

1.LED一直在恒流条件下工作；

2.颜色一致性好，亮度级别高，整个调光过程中,所以可以避免电流变化过程中出现的色偏；

3.能够提供更大的调光范围和更好的线性度，并且无闪烁现象；

4.低频调光时的占空比调节范围可达到1%～100%，调光比可达到5000:1；

5.采用PWM调光时，LED驱动器的转换效率高。

采用PWM调光的缺点是：

6.需要配置PWM波信号源，使其成本较高；

7.若PWM信号的频率正好处在200HZ～20kHZ之间，会产生很大的噪声；

8.调光频率高于20kHZ,会减小LED驱动器的调光范围。

5.TRIAC调光

TRIAC调光又称相位调光或可控硅调光。传统的白炽灯和荧光灯普遍采用TRIAC调光器。TRIAC的特点是，只要在其控制极上加上触发脉冲，无论在交流的正负半周均可导通。DIAC是双向二极管，TRIAC是双向晶闸管。调光电位器Rp和电阻R、电容C组成延迟启动电路。其中R为保护电阻，防止Rp为零时，触发电流过大，损坏DIAC，R不宜过大，否则会使调光范围减小。

TIRAC调光的缺点是：由于TRIAC调光工作在斩波方式，调光器的存在，使输入电压无法以正弦波形式输出，因此会产生大量高次谐波，进而对电网造成污染，此外还会造成电磁干扰(EMI）,影响其它电子设备的正常工作。还会对电源的效率和功率因数降低。

表1种常见LED调光方式的比较

本设计选用的调光方案是基于单片机的PWM调光即数字调光。该选择主要是从以下因素考虑：

与可控硅调光方案相比，数字PWM 调光能够从零到最大亮度，并且不会出现闪烁现象。性能更好。采用数字PWM 调光方案，可以采用输出功率因数校正电路，以满足全球对于照明电源的强制性要求；

与模拟调光方案相比，LED 的 数字PWM 调光方案有效率更高、调光范围更宽，允许 LED 一直在优化和恒定电流下工作、在整个调光范围内，LED 的颜色能够保持一致

本系统由单片机模块,D/A转换模块、稳流模块组成。通过单片机控制按键，设置直流电源的输出电流，设置步进等级可达1mA，并由液晶显示电流设定值。本系统由单片机程控设定数字信号，经过D/A转换器（TLC5615）输出正弦波对电流进行控制，运放工作之后正弦信号控制输出功率管的基极。

图1 系统框图

图 2 恒流源主电路图

加入C3以稳定电压。在单个运放OP07的同相输入中加入6K的电阻和1K的电位器。当前放大倍数为1000~15000倍。因为D / A转换的模拟信号输出不稳定,监管机构可以调整的电阻值调节可能在同一阶段的输入,从而改变输出点的潜力,增加输出潜在的林惇的B销管,进入达灵顿信号生成自激信号,并讨论C1过滤器的损失性。

恒流源的基本原理如图2-3所示。

图3恒流源理图

方案选择：

1.主控中央控制器选择

本课题采用STC公司的STC89C51单片机作为控制系统的核心。STC89C51是一个低功耗、高性能CMOS 8位单片机，引脚图如图3-1所示[1][2][3]。

单片机的应用正在不断深入，它往往作为一个核心部件，不可以孤单的行使职责。要与其他除它之外的电路相搭配，只有这样才能够让单片机正常工作。这种能使单片机工作的最简电路，我们叫做单片机最小系统。

2.电源模块选择

整流滤波电路是使供电可以为交流，同时也可以用直流供电（交流供电不要超过20V，直流不要超过35V）。采用7812结合7805的结构，受电压限制的主要是后级运放耐压、TL431耐压以及7812的耐压值。7812主要为保护7805，7805稳出5V电压共单片机供电使用。但是7805耐压值是15V，所以前级要加7812保护7805。

3. D/A 模块设计

本模块主要以TLC5615芯片来进行控制，电路图如图3-6所示。一个电位器调节TLC5615基准电压输出。在输出级加了滤波电路，消除TLC5615输出的干扰信号。滤波电路采用了RC滤波电路。TLC5615是一块D/A转化模块，采用串口发送数据，最大发送数据10位。单片机对TLC5615的控制端分四个端口，但实际只要控制3位，分别为数据输入端DIN，片选端CS,时钟信号端CLK。

4.其他接口电路：

(1) 键盘工作方式

扫描键盘只是CPU的任务之一。在单片机的应用系统中，在实际应用中，我们要及时做相应的关键操作。但是，如果您占用了更多的CPU时间，您应该根据应用系统中CPU繁忙的环境选择合适的键盘要素。

(2)编程扫描方式

CPU可以接受键盘扫描步长控制与秘领调用键盘扫描步长对应的按键输入要求，也可以接受定时控制要点;也就是说，每次调用键盘时扫描步骤对应的按键输入要求。

(3)中断扫描方式

接受程序化扫描要点允许您及时输入命令或数据，但这要点并不一定需要键输入，无论键盘是否按下。因此，CPU通常处于空扫描状态。为了提高CPU的效率,一个关键的扫描,也就是说,只有当键盘上的键被按下时停止请求,相对应的CPU停止请求,将停止工作的速度,CPU总是定期扫描键盘,系统接受停止扫描的必需品。

(4)接口电路设计

按键选用独立按键，扫描时间短，使程序更简单且扫描时间更短，从而提高稳定性。按键弹起时P20、P21、P22、P23为弱上拉状态，所以为高电平。按键按下时对应的I/O口为低电平，可以被程序中的扫描函数检测到。。

研究步骤：

1.首先按照所查阅的文献，确定“LED恒流源驱动终端设计”详细实施方案，确定每个模块的具体结构、内容，这些主要表现在硬件方面，软件方面的主要解决如何获取时间的问题。

2.确定本设计所要实现功能和所需硬件模块。由单片机系统电路、DAC转换电路﹑恒流电路组成。设计的恒流系统具有精度高、稳定性高的特点。

3. 在数字输入信号部分主要是利用单片机输出的数字量同时配有按键数字键控功能。DAC转换模块将单片机输出的数字量转换为模拟量，以作为恒流电路的基准电压。恒流电路部分以集成运放和达林管组成的电流负反馈电路来实现电流的恒定输出。。

4.本设计实现的LED恒流源驱动终端设计，分析设计的意义、恒流源的发展历程、对恒流源和电压源进行简单的对比，包括系统总体设计、硬件设计、软件设计以及系统的测试情况。使得恒流源具有较高的精度和稳定度，基本满足设计要求。