大功率LED智能化照明控制系統設計
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集成運放了LM358內部包括2個(gè)獨立的、高增益的、內部頻率補償的運算放大器，具有高增益、失調電壓影響小、3～30 V的寬電源電壓范圍，且可用作電壓跟隨器。運放配合MOSFET RF830通過(guò)反饋跟隨輸入電壓Vin，功率MOSFET的基極與運放的輸出級相連，用來(lái)增加驅動(dòng)電流。當LM358的同相端輸入電壓恒定時(shí)，由于負反饋的存在，保證了LM358輸出電壓恒定，從而使流經(jīng)LED負載的電流為恒定電流。本設計是在0～30 V電源供電的條件下，調節電流源的輸入電壓Vin從O～2．4 V變化，控制恒流源電路得到O～2．4 A的電流輸出，由此可計算采樣電阻的阻值應該為lΩQ來(lái)保證所需的恒流數值。
采樣電阻的選擇會(huì )直接影響恒流源的穩定度。當輸出電流達到一定程度時(shí)，R必然會(huì )發(fā)熱引起自身阻值的變化，這是影響恒流源輸出電流值精度的一個(gè)關(guān)鍵因素。同時(shí)，A／D轉換通過(guò)采樣R上的電壓值為單片機進(jìn)行閉環(huán)控制提供數據，因本設計最大輸出電流為2．4 A，所以R的功率應足夠大。為此，采用了溫度系數比較小的康銅材料制作的阻值為1 Ω、功率為10 W的電阻。此外，MOSFET是電壓控制型器件，穩態(tài)時(shí)其柵極所需控制電流IG幾乎為O，不會(huì )影響輸出電流UD的精度，從而保證了恒流源的輸出電流精度。對于電路中MOSFET管也應選取大功率管以滿(mǎn)足電流的要求，本系統采用漏極電流達4．5 A、耗散功率為74 W的N溝道增強型MOSFET管RF830。
2．2 自動(dòng)控制單元
上述可控恒流源的設計已滿(mǎn)足了電源的穩定輸出的要求，但電源的穩定只是光源穩定的必要條件。因為在電源穩定的情況下，光源輸出電流仍會(huì )在長(cháng)時(shí)間工作中出現波動(dòng)。系統中自動(dòng)控制模塊主要由鍵盤(pán)、LED數字顯示、具有A／D和D／A控制等功能的單片機(C8051F040)系統組成。其中4個(gè)按鍵(S1～S4)控制實(shí)現2個(gè)功能，2個(gè)選擇鍵，2個(gè)加減鍵。當LED光源改變，LED的電參數跟隨改變，所要求的恒流值也改變，通過(guò)選擇按鍵1設定當前LED的所需電流值；當固定LED光源，控制其達到恒流丁作情況時(shí)，通過(guò)S2可方便設定LED發(fā)光亮度。系統電路設計原理如圖5所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/200707.htm
此部分的主要功能是按給定電流值，提供調節輸出電流所需的精密電壓信號。首先采用鍵盤(pán)輸入方式設置給定電流值。根據單片機寫(xiě)入的數據經(jīng)過(guò)其內置的12位D／A轉換輸出直流電壓提供給恒流源的輸入電壓Vin使其得到一個(gè)穩定的恒流輸出，再通過(guò)12位A／D采樣將LED輸出的電流數據送入單片機，通過(guò)單片機處理計算出控制電壓，根據實(shí)際的電流與設定電流的比較，向單片機寫(xiě)入新的數據，從而更新輸出電流，再反饋回可控恒流源電路，實(shí)現對恒流源輸出電流的精確調節，最后由數碼管分別顯示設定電流與輸出電流的數值。
C8051F040作為控制系統的核心，其內置12位A／D、D／A轉換，以及內置的2．4V基準電壓，更加方便系統電路的設計。根據基準電壓，A／D輸出電流與D／A輸入的電壓范圍一一對應，用12位A／D轉換所得電流精度可以達到O．6 mA，滿(mǎn)足設計要求。
3 系統軟件設計
軟件程序的設計主要包括初始化管理模塊、按鍵管理模塊、數據處理模塊和顯示模塊，所有模塊都用單片機C51語(yǔ)言編寫(xiě)。根據硬件電路，整個(gè)單片機軟件部分主程序流程如圖6所示。
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