吳英凱

【摘要】 互聯(lián)網(wǎng)是面向社交網(wǎng)絡(luò)及圖片與視頻共享最受歡迎的媒介，以多媒體為核心的手機(jī)，正在向更大尺寸，更高分辨率的方向發(fā)展。一般的數(shù)碼相機(jī)采用的是氙氣燈作為閃光源，這需要較大容量的電源。LED發(fā)光亮度大，啟動(dòng)電壓小，已成為移動(dòng)電話中電影照明和相機(jī)閃光燈的解決方案。

【關(guān)鍵詞】 STM32F103ZET6 PWM DC-DC 恒流源 DDS

一、總體設(shè)計(jì)方案

該方法采用ST公司的STM32F103ZET6單片機(jī)為主控芯片，采用128*64液晶顯示，利用XL6009實(shí)現(xiàn)DC-DC升壓轉(zhuǎn)換，由TIP122、8050、 LM356組成電流串聯(lián)負(fù)反饋原理構(gòu)成恒流源，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電流檔位選擇與PWM控制，負(fù)載電流電壓采集以及功率的計(jì)算，完全能夠達(dá)到方案所有要求，并且誤差較小，由單片機(jī)產(chǎn)生PWM來(lái)控制場(chǎng)效應(yīng)管，來(lái)實(shí)現(xiàn)功能要求。該系統(tǒng)主要分為單片機(jī)系統(tǒng)、DC-DC升壓模塊、恒流源模塊、驅(qū)動(dòng)模塊等外圍電路搭建而成，DC-DC升壓采用XL6009芯片及其外圍電路構(gòu)成，恒流源由復(fù)合管及誤差放大器電路構(gòu)成，其中的功率要求由硬件與軟件結(jié)合完成，主體由PWM控制來(lái)實(shí)現(xiàn)其要求。

二、設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算

2.1主控電路模塊

采用STM32F103ZET6來(lái)作為主控電路，該芯片自帶多路PWM輸出功能，功能十分強(qiáng)大，對(duì)于本次項(xiàng)目比較適合，減少了外圍電路的搭建，節(jié)約了許多的時(shí)間。

2.2 DC-DC升壓模塊

方案一、采用SL8203系列的產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)這一部分的要求，此系列的產(chǎn)品外接元件少，并且可以將電壓升到題目要求中的電壓值，但這一系列的芯片最高效率只達(dá)到89%，且購(gòu)買(mǎi)不方便，故放棄。

方案二、采用升壓型直流電源變換IC芯片XL6009搭建的升壓型的電路，其電路外圍電路搭建簡(jiǎn)單，元件少，并且有準(zhǔn)備這個(gè)芯片，而且電路放大電壓完全能夠達(dá)到題目所給的要求，甚至項(xiàng)目設(shè)計(jì)的要求。故選用此方案。

2.3恒流源模塊

方案一、由三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器W350來(lái)實(shí)現(xiàn)恒流源模塊，其典型恒流源圖如下所示，該芯片最大輸出電流為3A，該方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外圍元件少，調(diào)試方便，而且價(jià)格便宜，但是該電路中所需精密的大功率的數(shù)控電位器難購(gòu)買(mǎi)，所以放棄此方案。

方案二、根據(jù)開(kāi)關(guān)電源的原理， 由DC-DC-AC、PWM控制開(kāi)關(guān)管，經(jīng)濾波電路，經(jīng)電流輸出取樣反饋由單片機(jī)構(gòu)成閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)輸出可調(diào)的電流源。

方案三、D/A控制直流電流負(fù)反饋。該方案由電流取樣、比較放大、調(diào)整形成電流串聯(lián)負(fù)反饋，實(shí)現(xiàn)恒流源，經(jīng)D/A步進(jìn)控制電流檔位。該方案電路簡(jiǎn)潔，易控制，完全能夠達(dá)到項(xiàng)目設(shè)計(jì)所提的要求。

2.4恒流源原理及分析

恒流源部分采用TIP122與8050組成的復(fù)合管，后接入一個(gè)誤差放大器穩(wěn)壓電流輸出，然后由單片機(jī)內(nèi)部的D/A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的模擬量Ui誤差放大器的同相端，若將模擬量作為運(yùn)放LM356的輸入量，則取樣電阻R16引入的反饋是電流串聯(lián)負(fù)反饋。

2.5功率分析及計(jì)算

項(xiàng)目設(shè)計(jì)中要求輸出電流200mA，輸出電壓10V時(shí)，效率不低于80%時(shí)，取樣電阻為0.8Ω5W。當(dāng)取樣電壓Vi=0.531V 輸入電壓：3.37V

Po=Vo×Io=9.995×0.2=1.998W

Pi=Ii×Vi=3.37×0.531÷0.8=2.236W

η= Po/ Pi=1.998÷2.236=89.36%

經(jīng)過(guò)計(jì)算功率后，η=89.36%>80%題目要求。

三、系統(tǒng)測(cè)試

1.系統(tǒng)測(cè)試及數(shù)據(jù)

1.1脈動(dòng)輸出模式下，實(shí)測(cè)占空比T=33.3%，相對(duì)誤差<0.1%，滿足條件。

1.2脈動(dòng)輸出模式下，①T=10ms，下降沿TP=200ns，TP<100us

②T=30ms，下降沿TP=200ns，TP<100us

③T=100ms，下降沿TP=200ns，TP<100us

綜合結(jié)果分析：下降沿時(shí)間TP均小于100us，滿足要求。

四、結(jié)論及分析

本方案能夠滿足LED電壓控制基本要求，并且誤差很小，中間的誤差主要是由于電路中硬件搭建以及和單片機(jī)程序中的配合會(huì)有一定的誤差，都達(dá)到了方案中的要求。