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一种高亮度白光LED调光电路设计
  跟着能源危机的到来,高效的照明技能得到人们广泛的重视。发光二极管led(LightEmittingDdiode)是利用半导体PN结或类似结构把电能转换成光能的器件,以其高功率、低功耗、低电压驱动、运用寿命长等优点,已在众多运用范畴中得到遍及的运用,如各类消费电子产品——手机、PDA、液晶电视的背光光源等。高亮度LED是传统白炽灯的一种抱负替代计划,因为前者的寿命和功率都比后者高得多,且不同于紧凑型荧光灯泡,这些LED能够在低温下作业。为提高LED照明电路的运用功能和适用规模,本文将介绍一种具本钱优势的高亮度白光LED(HBLED)调光办法。
  对于HBLD而言,在高照度作业条件下导通电压高达3~5V,作业电流可达0.15~3A。LED的发光亮度与流过LED正向电流的大小根本上成正比联系,所以LED运用的关键技能之一是供给与其特性相适应的电源或驱动电路。高亮度LED有两种根本的调光办法。第一种是PWM(脉冲宽度调制)调光办法,即在大于200Hz的某些频率下以0%~100%的不同占空比来导通和关断LED。导通期间LED满电流作业,而关断期间LED上没有电流流过,能够确保颜色的一致性。第二种办法是操控流经LED串的电流量,这或许导致LED串的电压下降,并造成轻微的色差。不过假如观察调光器翻开情况下作业的白炽灯,也会看到明显的颜色变化。
  高亮度白光二极管一般选用恒流电源驱动。因为跟着LED逐渐变热,其电压降将减小,而且若LED串由恒压电源供电的话,电源往往会继续供给过多的电流,使输出电压增大,直到电源到达电流限值或LED失效。脉宽调制方法是用较高的频率开关LED,开关频率超出人一般能够察觉的规模,给人一种LED总亮的假象,现在遍及选用脉宽调制方法调理LED的亮度,在某些运用中,调光比可达5000:1,常用的LED驱动有降压型(Buck)、升压型(Boost)、升降压型(Buck~Boost)等3种。LM3402是一款由可控电流源衍生的降压型稳压器,输入电压规模涵盖整个轿车运用范畴,内置MOS管最多能够驱动5颗LED,性价比高,且接受范畴较广、线路简练有用,是众多LED驱动IC中心的佼佼者。
  1体系结构
  1.1总体结构
  因为单个HBLED的发光功率不能彻底满意亮度要求,因而,需求用多个LED组成阵列,1个LM3402对5个高亮度发光二极管组成的串(HBLE-Ds)进行恒流驱动,接受1个微处理器P89LPC932的PWM脉宽调理操控,可完成无级调理,流过每个HBLEDs的电流约为120~350mA。
  1.2人机界面
  操作面板上有3个按钮(封闭、调亮和调暗按钮)和4个普通发光二极管指示灯。按下封闭按钮,将熄灭高亮度发光二极管串HBLEDs,再次按下此按钮,则能够回到原亮度显示状况,掉电或重启也可回到设定亮度状况;调亮和调暗按钮用于改变HBLEDs的亮度,对应4个指示灯,其中每个指示灯有亮暗2级指示,这样能够指示8挡亮度。
  1.3驱动电路
  驱动电路是整个LED调光电路的中心,首要由1个微处理器P89LPC932和LM2402恒流稳压电路组成。LM3402是一款由可控电流源衍生的降压型稳压器,可驱动串联的大功率、高亮度发光二极管串,能够接受规模在*2V的输入电压。当运用引脚兼容的LM3402HV时,输入电压的上限可到达75V。依照需求对转换器的输出电压进行调理,以坚持经过LED阵列的恒定电流水平。只需HBLEDs的组合前馈电压不超越Vo(MAX),则电路能坚持恣意数量的LED中的调理电流不变。图1为LM3402的典型运用电路示意图,其中RSNS为电流设定电阻,均匀电流IF≈0.2/RSNS,RON取值与发光二极管串中的LED数量有关,5个以上LED时可取值300KΩ,经检测,恒流标称值为250mA时(RSNS=0.8Ω),电流波动在±10mA以内。
一种高亮度白光LED调光电路设计
  LM3402的典型运用电路示意图
  图1LM3402的典型运用电路示意图
  DIM1的逻辑是直接的,因而当DIM1端口为高电平时,LM3402会输出安稳的电流;当DIM1处为低电平时,制止任何电流输出。所以对LM3402的DIM1端口输入PWM信号,可对LED阵列进行调光,PWM信号的最大逻辑低电平应为0.8V,最小逻辑高电平为2.2V。将DIM1端口悬浮或许接至逻辑高电平,一旦输入到达6V,LM3402就开始运作。
  将OFF端口接地,从而将LM3402置于一个低功率关机状况(典型值为90μA)。在正常作业期间,该端口应始终坚持在开路状况。
  P89LPC932是由飞利浦出产的低功耗单片微处理器,电源电压3.3V,可低功耗运行,适合于许多要求高集成度、低本钱的场合。能够满意多方面的功能要求。P89LPC932选用了高功能的处理器结构,指令执行时间只需2~4个时钟周期,6倍于标准80C51器件。P89LPC932集成了许多体系级的功能,这样可大大减少元件的数目、电路板的面积以及体系的本钱,其内部有2个定时器,可作为一个具有256个定时器时钟周期的PWM发作器运用。LED调光电路电气原理图如图2所示。
  2程序设计
  2.1程序结构
  操控器程序依据3个按钮的输入状况,完成开关或亮度调理,并将亮度状况在4个指示灯上显示出来。利用微处理器本身集成的EEPROM单元,可随时保存亮度状况n(PWM占空比)。主程序流程框图如图3所示。
  主程序流程框图
  2.2PWM发作
  高亮度白光二极管串HBLEDs的电流首要经过对LM3402的DIM端口进行PWM调理,实践电流占设定电流值的份额取决于PWM的占空比dutycycle。假如PWM信号的频率正好落在200Hz~20kHz之间,白光LED驱动器周围的电感和输出电容就会产生人耳听得见的噪声,所以设计时要防止运用20kHz以下低频段。
  微处理器P89LPC932内部定时器TO/T1的PWM输出与计数输入和定时器触发输出占用相同的管脚,发作定时器溢出时主动触发端口输出。此功能经过AUXR1寄存器中的操控位ENT0和ENT1分别使能定时器0和1。该形式翻开时,在初次定时器溢出前端口的输出为逻辑1。为了使该形式收效,有必要清零C/T位以选择PCLK作为定时器的时钟源。定时器初始化设置参阅程序如下:
  其中占空比dutycycle=256-TH1,定时器1的溢出将使P1.2或P0.7端口发作翻转,因而输出频率为定时器1溢出速率的1/2。
  2.3节能形式
  经检测,在同等照度要求的情况下,选用LED调光操控体系的功耗较白炽灯降低90%以上,当然为进一步降低能耗,节能办法的探究仍然具有十分重要的意义。在大都时间,HBLEDs或许处于熄灭状况,若操控体系处于待机状况或掉电状况,可将功耗降低到最低;或将OFF端口接地,也可将LM3402置于一个极低的低功率关机状况。将微处理器P89LPC932的电源操控寄存器PCONA设置为0xFF时,外部功能模块掉电;将电源操控寄存器PCON设置为03H时,可将微处理器处于彻底掉电状况,只要在中止触发的时候,才能唤醒,随即给外部功能模块上电,微处理器开始作业。微处理器首要经过键盘中止唤醒,键盘中止参阅程序如下:
  3定论
  本文介绍了一种根据恒流驱动电路LM3402的LED调光操控体系,该体系由微处理器P89LPC932PWM操控输出电压,用户可经过按钮设定亮度。因为选用了低功耗微处理器,并运用多种节能办法,使得该调光体系的功耗极低,能够适用于大都LED照明节能改造场合,正好符合低碳经济的开展需求。跟着LED发光功率的不断提高,封装技能的改进,运用寿命的不断增加,以及出产本钱的降低,再加上驱动电路功能的改进,HBLED在照明市场上的推行远景十分宽广。现在该技能已投入批量出产,取得杰出的社会效益。