LED汽車照明驅(qū)動電路的設計畢業(yè)設計論文

LED汽車照明驅(qū)動電路的設計摘要：論文介紹了LED照明驅(qū)動電路的設計原理?；谛酒琈AX16807和Boost升壓電路設計了一款汽車LED照明恒流驅(qū)動電路,并詳細描述驅(qū)動電路的設計過程。電路采用通用的集成芯片,結(jié)構(gòu)簡單,完成了一個高性能的車用LED恒流驅(qū)動電路,具有閃光頻率穩(wěn)定、恒流輸出、電流精度高、動態(tài)響應快、紋波小、噪聲低以及LED開路檢測和保護功能,可應用于汽車高亮度LED照明系統(tǒng)中。目錄引言 3一、LED與驅(qū)動器的匹配 3（一）基本配置 3（二）LED采用全部串聯(lián)方式 3（三）LED采用全部并聯(lián)方式 51、驅(qū)動VF匹配的LED 62、驅(qū)動VF未匹配的LED 63、LED采用混聯(lián)方式 6二、LED驅(qū)動電路的解決方案 8（一）電阻限流電路 8（二）線性調(diào)節(jié)器 9（三）開關(guān)調(diào)節(jié)器 10三、基于MAX16807的汽車LED驅(qū)動電路設計 11參考文獻 17引言 縱觀整個汽車的發(fā)展歷史，汽車照明技術(shù)始終扮演著重要角色。起初，汽車僅需要前照燈，以便在黑暗中行駛時看清道路。在車輛日益增多、車速不斷提高的形勢下，汽車照明僅是瞻前已經(jīng)不夠，還需左顧右盼和免除后顧之憂，為了安全以及更好地協(xié)調(diào)不斷增長的交通流量，汽車又增加了各種照明、信號燈具，如尾燈、行車燈、剎車燈、轉(zhuǎn)向燈、后霧燈等。警示燈和霧燈是在極端的情況下提供特殊功能，為避免夜晚行車的追尾或轉(zhuǎn)彎時的相撞起了關(guān)鍵性作用。在汽車照明技術(shù)的發(fā)展中，隨著汽車行駛的需求不斷提升，汽車前照燈又發(fā)展成近光燈、遠光燈、前霧燈等多種燈種。而汽車內(nèi)部照明燈具，如儀表板、頂燈、地圖燈、開門燈等為駕駛員和乘客提供了便利。一、LED與驅(qū)動器的匹配LED已經(jīng)廣泛應用于照明、裝飾類燈產(chǎn)品，在設計LED照明系統(tǒng)時，需要考慮選用什么樣的LED驅(qū)動器，以及LED作為負載采用的串并聯(lián)方式，合理的配合設計，才能保證LED正常工作。LED作為驅(qū)動電路的負載，經(jīng)常需要幾十個甚至上百個LED組合在一起構(gòu)成發(fā)光組件，LED負載的連接形式直接關(guān)系到其可靠性和使用壽命。設計中選擇LED驅(qū)動電路時，一般考慮成本和性能因素。系統(tǒng)設計的一個約束條件是可用的電功率和電壓，其他約束條件還包括功能特性，例如針對環(huán)境光線作出調(diào)整。（一）基本配置最基本的一種拓撲是單個LED。采用這種設計的應用實例有汽車內(nèi)頂燈(地圖燈、閱讀燈)等。（二）LED采用全部串聯(lián)方式串聯(lián)方式驅(qū)動LED因經(jīng)過所有LED的驅(qū)動電流都是相同的（假設LED被適當?shù)姆謾n），這種配置可以保證顏色和亮度達到最接近的匹配度。在這種情況下，必須注意整個串聯(lián)串中的輸入電壓以及它和正向電壓降（VF）之間的關(guān)系。這將決定驅(qū)動LED的功率拓撲，這方面的應用實例包括閃光燈、汽車尾燈、剎車燈等。LED采用全部串聯(lián)方式如圖1所示，即將多個LED的正極對負極連接成串，其優(yōu)點是通過每個LED的工作電流一樣，一般應串入限流電阻R，要求LED驅(qū)動器輸出較高的電壓。當LED的一致性差別較大時，分配在不同的LED兩端的電壓不同，因通過每只LED的電流相同，所以每只LED的亮度是一致的。圖1LED采用全部串聯(lián)方式當某一只LED品質(zhì)不良短路時，如果采用穩(wěn)壓式驅(qū)動(如常用的阻容降壓方式，由于驅(qū)動器輸出電壓不變，那么分配在剩余的LED兩端的電壓將升高，驅(qū)動器的輸出電流將增大，容易損壞余下的所有LED。如采用恒流式驅(qū)動LED，當某一只LED品質(zhì)不良短路時，由于驅(qū)動器輸出電流保持不變，不影響余下的所有LED正常工作。當某一只LED品質(zhì)不良斷開后，串聯(lián)在一起的LED將全部不亮。解決的辦法是在每個LED兩端并聯(lián)一個穩(wěn)壓管，如圖2所示。當然穩(wěn)壓管的導通電壓需要比LED的導通電壓高，否則LED就不亮了?；虿捎肁DDtek的LED保護器A716、AMC7169和A720，額定電流分別是350mA、500mA和700mA。采用ADDtek保護器的電路如圖3所示，使用時將其與LED并聯(lián)。圖2LED兩端并聯(lián)穩(wěn)壓管圖3采用ADDtek保護器的電路串聯(lián)方式能確保各只LED電流的一致性，如果4個LED串聯(lián)后總正向電壓VF為12V，就必須使用具有升壓功能的驅(qū)動電路，以便為每個LED提供充足的電壓。但由于LED的VF值存在一個變化范圍，LED之間的壓差會隨之變化，對亮度的均勻性有一定的影響。在LED的串聯(lián)數(shù)量方面，流經(jīng)LED的電流不再受LED串聯(lián)數(shù)量的限制。為了滿足不同的發(fā)光亮度需求，通過驅(qū)動多個LED就可以實現(xiàn)。（三）LED采用全部并聯(lián)方式在并聯(lián)設計中，多個LED由具備獨立電流的驅(qū)動電路來驅(qū)動。并聯(lián)設計基于低驅(qū)動電壓，因此無需帶電感的升壓電路。此外，并聯(lián)設計提供低電磁干擾、低噪聲和高效率，且容錯性較強。在串聯(lián)設計中，一個LED發(fā)生故障就會導致整個照明子系統(tǒng)失效，而并聯(lián)設計可避免這種個嚴重的缺陷。LED采用全部并聯(lián)方式如圖4所示，即將多個LED的正極與正極、負極與負極并聯(lián)連接，其特點是每個LED的工作電壓一樣，總電流為∑Ifm。為了實現(xiàn)每個LED器件之間的特性參數(shù)存在一定差別，且LED的正向電壓VF隨溫度上升而下降，不同LED可能因為散熱條件差別而引發(fā)工作電流IF的差別，散熱條件較差的LED溫升較大，正向電壓VF下降也較大，造成工作電流斥上升，而工作電流斥上升又加劇溫升，如此循環(huán)可能導致LED燒毀。圖4LED采用全部并聯(lián)方式LED采用全部并聯(lián)方式要求LED驅(qū)動器輸出較大的電流，負載電壓較低。分配在所有LED兩端的電壓相同，當LED的一致性差別較大時，通過每只LED的電流不一致，LED的亮度也不同。當某一只LED品質(zhì)不良斷開時，如果采用穩(wěn)壓式LED驅(qū)動器（例如穩(wěn)壓式開關(guān)電源），驅(qū)動器輸出電流將減小，不影響余下所有的LED正常工作。如果是采用恒流式LED驅(qū)動，由于驅(qū)動器輸出電流保持不變，分配在余下LED的電流將增大，容易損壞余下所有的LED。解決辦法是盡量多的并聯(lián)LED，當斷開某一只LED時，分配在余下LED的電流不大，不至于影響余下的LED正常工作。當某一只LED品質(zhì)不良短路時，所有的LED將不亮，但如果并聯(lián)LED數(shù)量較多，通過短路的LED電流較大足以將短路的LED燒成斷路?，F(xiàn)有兩種用于并聯(lián)配置的驅(qū)動IC：一種是驅(qū)動VF已匹配LED的IC；另一種是驅(qū)動VF未匹配LED的IC。1、驅(qū)動VF匹配的LED使用具有內(nèi)部匹配電流源的LED驅(qū)動IC來驅(qū)動并聯(lián)的匹配LED，驅(qū)動IC在現(xiàn)有的3．3～5.5V總線電壓下運行，LED的電流通過單一的外部電阻器來調(diào)節(jié)。由于不需要DC/DC變換進行升壓，故無需采用外部電感，因此電路的電磁干擾和紋波可達到最小。如果電源電壓穩(wěn)定且經(jīng)過穩(wěn)壓處理，無需為每個LED配備額外的電流設置電阻器。如果有更高壓的穩(wěn)定電壓，此電路還能為額外的串聯(lián)LED提供匹配電流，但其電壓必須至少為0．3V+nVF。2、驅(qū)動VF未匹配的LED為了驅(qū)動未匹配的LED，需要使用可為每個LED提供獨立電流控制的IC來獲得均勻亮度。因為LED的VF有一定的范圍，驅(qū)動IC將均勻地匹配各電流以獲得均勻亮度，并可在現(xiàn)有的3．3～5V總線電壓下運行。電路中的驅(qū)動IC會測量所有LED的VF，選出最高VF的LED，并將Vout提升至驅(qū)動這個最大環(huán)值LED所需的最低電平。3、LED采用混聯(lián)方式在需要使用比較多的LED的設計中，如果將所有的LED串聯(lián)，將需要LED驅(qū)動器輸出較高的電壓。如果將所有的LED并聯(lián)，則需要LED驅(qū)動器輸出較大的電流。將所有的LED串聯(lián)或并聯(lián)，不但限制著LED的使用量，而且并聯(lián)LED負載電流較大，驅(qū)動器的成本也會增加。解決辦法是采用混聯(lián)方式。LED采用混聯(lián)方式如圖5所示，串并聯(lián)的LED數(shù)量平均分配，分配在一串LED上的電壓相同，通過同一串每只LED上的電流也基本相同，LED的亮度一致。同時通過每串LED的電流也相近。圖5LED采用混聯(lián)方式當某一串聯(lián)LED上有一只LED品質(zhì)不良短路時，不管采用穩(wěn)壓式驅(qū)動還是恒流式驅(qū)動，這串LED相當于少了一只LED，通過這串LED的電流將大增，很容易就會損壞這串LED。大電流通過損壞的這串LED后，由于通過的電流較大，多表現(xiàn)為斷路。斷開一串LED后，如果采用穩(wěn)壓式驅(qū)動，驅(qū)動器輸出電流將減小，而不影響余下所有的LED正常工作。如果是采用恒流式LED驅(qū)動，由于驅(qū)動器輸出電流保持不變，分配在余下LED的電流將增大，容易損壞所有的LED。解決辦法是盡量多的并聯(lián)LED串，當斷開某一串LED時，分配在余下LED串的電流不大，不至于影響余下LED串的正常工作。這種先串后并的連接方式的優(yōu)點是電路簡單、亮度穩(wěn)定、可靠性高，并且對器件的一致性要求較低，即使個別使LED單管失效對整個發(fā)光組件的影響也較小。并且對LED的要求也較寬松，適用范圍大，不需要特別挑選，整個發(fā)光組件的亮度也相對均勻。在工作環(huán)境因素變化較大的情況下，使用這種連接方式的發(fā)光組件效果較為理想。先并后串混合連接構(gòu)成的發(fā)光組件的問題主要在單組并聯(lián)LED中，由于器件和使用條件的差別，導致單組中個別LED芯片喪失PN結(jié)特性，出現(xiàn)短路，個別器件短路使未失效的LED失去工作電流斥，導致整組LED熄滅，總電流∑Ifm全部從短路器件通過，而較長時間的短路電流又使器件內(nèi)部鍵合金屬絲或其他部分燒毀，出現(xiàn)開路。這時未失效的LED重新獲得電流，恢復正常發(fā)光，只是工作電流斥較原來大了一點。這就是這種連接形式的發(fā)光組件出現(xiàn)先是一組幾個LED一起熄滅，一段時間后，除其中一個LED不亮，其他LED又恢復正常的原因。LED的詐的不穩(wěn)定性使多個LED并聯(lián)使用時，工作電流精度范圍受到限制。因此，采用LED并聯(lián)形式，應考慮器件和環(huán)境差別等因素對電路的影響，設計時留有一定的余量，以保證其可靠性?；炻?lián)方式還有另一種接法，即將LED平均分配后，分組并聯(lián)，再將每組串聯(lián)在一起。當有一只LED品質(zhì)不良短路時，不管采用穩(wěn)壓式驅(qū)動還是恒流式驅(qū)動，并聯(lián)在這一路的LED將全部不亮。如果是采用恒流式LED驅(qū)動，由于驅(qū)動器輸出電流保持不變，除了并聯(lián)在短路LED的這一并聯(lián)支路外，其余的LED正常工作。假設并聯(lián)的LED數(shù)量較多，驅(qū)動器的驅(qū)動電流較大，通過這只短路的LED的電流將增大，大電流通過這只短路的LED后，很容易就變成斷路。由于并聯(lián)的LED較多，斷開一只LED的并聯(lián)支路，平均分配電流不大，依然可以正常工作，那么整個LED僅有一只LED不亮。如果采用穩(wěn)壓式驅(qū)動，因LED品質(zhì)不良短路，在短路瞬間負載相當于少了一個并聯(lián)LED支路，加在其余LED上的電壓增高，驅(qū)動器輸出電流將大增，極有可能立刻損壞所有的LED。只有將這只短路的LED燒成斷路，驅(qū)動器輸出電流才能恢復正常，由于并聯(lián)的LED較多，斷開這一LED并聯(lián)支路，平均分配電流不大，依然可以正常工作，那么整個LED也僅有一只LED不亮。通過以上分析可知，驅(qū)動器與負載LED串并聯(lián)方式搭配選擇是非常重要的，恒流式驅(qū)動功率型LED是不適合采用并聯(lián)負載的，同樣的，穩(wěn)壓式LED驅(qū)動器不適合選用串聯(lián)負載。二、LED驅(qū)動電路的解決方案車用LED照明工作電流需要恒流穩(wěn)定，以實現(xiàn)理想的發(fā)光強度。用汽車蓄電池驅(qū)動LED需要DC/DC轉(zhuǎn)換器來準確調(diào)節(jié)LED電流，以確保LED發(fā)光強度和顏色一致，并保護LED。在汽車照明中，LED驅(qū)動基本都采用蓄電池供電，不適合直接驅(qū)動LED，不能提供穩(wěn)定的電壓，因此，需要專門的驅(qū)動電路來點亮LED。（一）電阻限流電路圖6電阻限流驅(qū)動電路如圖所示，限流電阻可寫成，式中，Vin為電路的輸入電壓；VF為LED的正向壓降；IF為LED的正向電流；VD為防反二極管的壓降；y為每串LED的樹木；x為并聯(lián)LED的串數(shù)。由圖可得LED的線性化數(shù)學模型為式中，Vo為單個LED的開通壓降；Rs為單個LED的線性化等效串聯(lián)電阻。則上述公式限流電阻可以寫為當電阻選定后，電阻限流電路的IF與VF的關(guān)系為由上述公式可治，當輸入電壓波動時，通過LED的電流也會跟隨著變化，因此調(diào)節(jié)性能差。另外由于電阻R的接入，損失的功率為xRIF2，因此電路的效率低。電阻限制LED的電流的方法并不適合采用額定電壓為12V或24V的蓄電池系統(tǒng)，因為蓄電池的實際電壓為從6～18V或12～36V。因此，如果需要保持亮度，就必須進行橫流控制。（二）線性調(diào)節(jié)器驅(qū)動LED的最佳方案是使用恒流源。實現(xiàn)恒流源的簡單電路是：用一個MOSFET與LED串聯(lián)，對LED的電流進行檢測并將其與基準電壓相比較，比較信號反饋到運算放大器，進而控制MOSFET的柵極。這種電路如同一個理想的電流源，可以在正向電壓、電源電壓變化時保持固定的電流。目前，一些線性驅(qū)動芯片在芯片內(nèi)部集成了MOSFET和高精度電壓基準，能夠在不同照明裝置之間保持一致的亮度。線性驅(qū)動器相對于開關(guān)模式驅(qū)動器的優(yōu)點是電路結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)。因為沒有高頻開關(guān)，所以也不需要考慮EMI問題。線性驅(qū)動器的外圍組件少，可有效降低系統(tǒng)的整體成本，線性驅(qū)動器的功耗等于LED電流乘以內(nèi)部(或外部)無源器件的壓降。當LED電流或輸入電源電壓增大時，功耗也會增大，從而限制了線性驅(qū)動器的應用。線性變換器的核心是利用工作于線性區(qū)的功率晶體管或MOSFET作為一動態(tài)可調(diào)電阻來控制負載。線性變換器有并聯(lián)型和串聯(lián)型兩種。圖7所示為并聯(lián)型線性變換器，又稱為分流變換器（圖中僅畫出了一個LED，實際上負載可以是多個LED串聯(lián)），它與LED并聯(lián)，當輸入電壓增大或者LED減少時，通過分流變換器的電流將會增大，這將會增大限流電阻上的壓降，以使通過LED的電流保持恒定。使用串聯(lián)電阻器(線性法)調(diào)節(jié)電流是最簡單方式，如圖8所示。其優(yōu)點在于成本低、實施簡單，而且不會由于開關(guān)而產(chǎn)生噪聲。這種拓撲的主要缺點是：電阻器上的功率損耗導致系統(tǒng)效率降低；不能控制LED的發(fā)光亮度。而且，這種方案需要用穩(wěn)壓源來得到恒定的電流。例如，VDD是5V，而LED的VF是3.0V，那么如果需要產(chǎn)生350mA的恒定電流，將需要R=V/I，此時R=(5—3.0)V350mA=5.7Ω，電阻R將消耗的功率為RI2，即0.7W(幾乎相當于LED的功率)，因此總體效率就不可避免地低于50%。圖7并聯(lián)型線性變換器圖8串聯(lián)型線性變換器（三）開關(guān)調(diào)節(jié)器開關(guān)電源型LED調(diào)節(jié)器是利用開關(guān)電源的原理進行DC/DC直流變換的，其電路原理如圖所示圖9開關(guān)調(diào)節(jié)器電路開關(guān)電源作為LED驅(qū)動開關(guān)電源從結(jié)構(gòu)上看,其優(yōu)點是有Boost、Buck和Buck一Boost等形式,都可以用于LED的驅(qū)動電路的設計,為了滿足LED的恒流驅(qū)動,打破傳統(tǒng)的反饋輸出電壓的形式,采用檢測輸出電流進行反饋控制,并且可以實現(xiàn)降壓、升壓和降壓一升壓的功能,開關(guān)電源作為能量變換中效率最高的一種方式,效率可以達到90%以上。其明顯的缺點是輸出紋波電壓大、瞬時恢復時間較慢,會產(chǎn)生電磁干擾(EMI)。另外,價格偏高和外圍器件復雜也是開關(guān)電源型驅(qū)動相對其他類型LED驅(qū)動的缺點。三、基于MAX16807的汽車LED驅(qū)動電路設計MAX16807是集成的、高效白色或RGBLED驅(qū)動器。MAX16807具有8～26.5v輸入電壓范圍或采用外部偏置器件兼容更高的輸入電壓，低電流檢測基準·(300mV)實現(xiàn)高效率，較寬的頻率調(diào)整范圍(20kHz～1MHz)允許通過對效率和電路板空間進行折中優(yōu)化設計。MAXl6807LED驅(qū)動器包括8個漏極開路、恒定吸電流驅(qū)動LED的輸出通道（每通道電流高達55mA)，額定連續(xù)工作電壓為36V。LED電流控制電路可使LED串之間的電流匹配度精度達到±3％，能使電流高于55mA的LED串并聯(lián)工作。輸出使能引腳可用于同時對所有輸出通道進行PWM調(diào)光（高達30kHz），亮度比可達5000：1。由單個電阻設置所有通道的LED電流，8個恒定電流輸出通道，每個輸出通道的LED電流可調(diào)整至55mA，將通道并聯(lián)應用可驅(qū)動具有更大電流的LED。MAX16807可運行于獨立工作模式，也可以由微控制器（μC）通過工業(yè)標準的4線串行接口控制。MAX16807具有自動檢測LED開路和過熱保護功能，可工作于擴展的－40～+125℃溫度范圍，采用熱增強型、帶裸露焊盤的28引腳TSSOP封裝。MAX16807的引腳排列如圖10所示。MAX16807的引腳功能見表1。圖10MAX16807的引腳排列圖表1MAX16807的引腳功能引腳符號功能1、13、28NC空腳2AGND模擬地3OUTMOSFET驅(qū)動器輸出端，連接至外部N溝道MOSFET的柵極4Vcc電源輸出端，使用一個0.1μF的陶瓷電容或0.1μF的陶瓷電容并聯(lián)一個更高容量的陶瓷電容將Vcc旁路至AGND5REF5V基準輸出端，使用一個0.1μF的陶瓷電容將REF旁路之AGND6～9OUT4～OUT7LED驅(qū)動器輸出端，使用一個0.1μF的陶瓷電容或0.1μF的陶瓷電容并聯(lián)一個更高容量的陶瓷電容將Vcc旁路至AGND的漏極開路，額定電壓為36V的很定吸電流輸出10OE低電平有效輸出使能控制，將OE驅(qū)動至PGND低電平則使能OUT4-OUT7，將OE驅(qū)動之PGND高電平則禁止OUT4～OUT711DOUT串行數(shù)據(jù)輸出，數(shù)據(jù)在CLK的上升沿從內(nèi)部8位移位寄存器移出到DOUT端12SETLED電流設置，在SET與PGND之間連接電阻RSET設定LED電流14V+LED驅(qū)動器正電源，使用一個0.1μF的陶瓷電容旁路V+至PGND15、16PGND功率地端17DIN串行數(shù)據(jù)輸入18CLK串行時鐘輸入端19LE鎖存器使能輸入，當LE為高電平時，數(shù)據(jù)從內(nèi)部移位寄存器透明傳輸?shù)捷敵鲦i存器，數(shù)據(jù)在LE的下降沿鎖存到輸出鎖存器，且在LE為低電平時保持20～23OUT0～OUT3LED驅(qū)動輸出端，OUT0～OUT3是漏極開路，額定電壓36V的恒定吸電流輸出24COMP誤差放大器輸出端25FB誤差放大器反相輸入端26CSPWM控制器電流檢測輸入端27RTCTPWM控制器定時電阻/電容連接端，振蕩器頻率由連接在RT/CT與REF之間的電阻RT和連接在RT/CT與AGND之間的電容CT設定-BP裸焊盤，連接至地層以改善功率耗散，不要作為唯一的接地端使用MAX16807可以工作在Buck、Boost或SEPIC模式，具體取決于輸入電壓范圍以及每個輸出通道的LED數(shù)量。增加一個外部電阻和一個齊納二極管可以進行拋負載測試。雖然各個通道的電流都由一個電阻設置，但每串通道的電流可以獨立調(diào)整。在不增加任何外圍組件的情況下，該結(jié)構(gòu)可以保證每通道之間的電流匹配度優(yōu)于3％。對于不同批次的LED，每通道可以分別調(diào)節(jié)匹配度，也可以通過使能引腳統(tǒng)一調(diào)節(jié)各個通道。采用50Hz～30kHz的調(diào)節(jié)頻率，可以實現(xiàn)5000：1的調(diào)光范圍。為了在黑暗中以及陽光直射的情況下均可見顯示器內(nèi)容，汽車電子所要求的調(diào)光比較高。當亮度調(diào)節(jié)信號的開關(guān)頻率范圍為20kHz～1MHz時，可以避開干擾其他設備(如收音機)的頻段。MAX16807集成了LED開路檢測功能，這些控制器也可級聯(lián)起來構(gòu)成大型LED陣列驅(qū)動電路。采用MAX16807構(gòu)成（SEPIC）的LED驅(qū)動電路如圖11所示。在圖11所示電路中，MAX16807是SEPIC方案中的核心控制器，能夠為兩串HB．LED(每串5只LED)提供150mA的驅(qū)動電流。Ic采用峰值電流控制模式，開關(guān)頻率可變。另外，MAX16807具有8路可編程吸電流控制電路，每路可提供50mA電流，36V驅(qū)動器可精確建立每串LED所要求的驅(qū)動電流。為了獲得更高的電流，還可以將輸出連接在一起。通過OEB引腳能夠以非常短暫的占空比控制HB．LED驅(qū)動器的通／斷，提供較寬的調(diào)光范圍。MAX16807控制器件組合了多項功能，電路首先建立公共電源電壓，然后由線性驅(qū)動器調(diào)節(jié)每串LED的電流。圖11采用MAX16807構(gòu)成的HB-LED驅(qū)動電路SEPIC(單端初級電感轉(zhuǎn)振器)設計中具有初級電感(L1)、次級電感(L2)和位于兩個電感之間的串聯(lián)電容(C3)，某種程度上，可以把SEPIC設計看作是具有隔直流電容(消除輸入電壓)的Boost調(diào)節(jié)器，允許輸出電壓高于或低于輸入電壓。然而，為了復位隔直流電容，允許能量傳遞到輸出端，在次級放置了另一個電感L2。在對電路進行分析時，會發(fā)現(xiàn)C3上的直流電壓等于輸入電壓，當MOSFET(Q1)導通時，Kin為L1充電、C3為L2充電。由于C3上的電壓等于輸入電壓，導通期間每個電感將作用相同電壓。關(guān)閉期間，每個電感的放電電壓相同(輸出電壓加上VD1的導通電壓)。由于L1和L2具有相同的充、放電電壓，它們可以具有相同的電感量和紋波電流，但兩者的平均電流相差較大。Q1導通時，VD1反偏，只有輸出電容C12支持輸出電流（ILED）。Q1斷開時，L1的電感電流流過C3，與L2電流合并，為輸出電容充電并支持ILED。通過對電路進行分析，會發(fā)現(xiàn)電路中如的電流用于支持ILED，L1的電流重新為輸出電容充電，補充能量。即L2的平均電流等于ILED，而厶的平均電流等于ILEDVout/Vin。開關(guān)頻率的選擇需要權(quán)衡最小電感、電容尺寸，并在較高開關(guān)頻率時不會對Q1造成不合理的熱應力要求。MAX16807數(shù)據(jù)手冊給出了一個公式，利用定時電阻（R6）和定時電容（C7）確定開關(guān)頻率。選擇3kQ電阻和1000pF電容，電源變換器將工作在500kHz標稱頻率，能夠在尺寸和效率之間達到較好的均衡。MAX16807采用峰值電流控制模式，該模式將開關(guān)電流的峰值與輸出電壓誤差相比較，產(chǎn)生相應的脈沖占空比，控制輸出電壓。電流檢測電路還提供過電流保護。為了防止毛刺注入電路，采用由R7（1kQ）和C10（100pF）構(gòu)成的100ns濾波器，該濾波器足以消除電壓毛刺，而且不會對電流波形有太大影響。對于電流模式控制器，當占空比高于50％時，會造成諧波不穩(wěn)定。這是由于電流的上升（通）斜率高于下降（斷）斜率，不穩(wěn)定性表現(xiàn)為調(diào)節(jié)器為了獲得正確的占空比，會在大/小占空比之間交替變化。不穩(wěn)定性會導致電流、電壓紋波增大，為了避免這一問題的出現(xiàn)，可以人為增大電流監(jiān)測信號的斜率。晶體管VT2的基極連接在RTCT引腳，該引腳的紋波電壓通過驅(qū)動VT2進入VD2和R8，在R7，產(chǎn)生一個小電流，為電流檢測信號提供一個斜率補償。SEPIC設計中需要確定使用兩個分離電感還是耦合線圈。通常，使用一個耦合線圈要比使用兩個電感價格便宜。另外，使用耦合線圈可以減小電流（是電感L1、L2的主要決定因素），從而減小電感量。當然，與分離電感相比，耦合線圈的選擇范圍較窄。如果在多種應用中采用同一設計，最好選擇分離電感，因為L1的平均電流在很大程度上取決于VIN和VLED。考慮到設計靈活性，可以選擇分離電感。MAX16807是具有8路線性HB-LED電流驅(qū)動器（OUT0～OUT7）。電阻R5用于設置每個驅(qū)動器的電流，每路驅(qū)動器的最大電流可達50mA。并聯(lián)驅(qū)動器輸出可以獲得更大的HB—LED驅(qū)動電流。該設計中將每路驅(qū)動器電流設置在37．5mA，4路驅(qū)動器并聯(lián)后可以為每串HB—LED提供150mA的電流?？赏ㄟ^兩種途徑控制驅(qū)動器：一種是由OEB引腳控制驅(qū)動器的通、斷，實現(xiàn)PWM亮度調(diào)節(jié)，這種方式為首選方案；另一種是通過SPI接口分別控制每路驅(qū)動器的通、斷。還可以通過SPI接口獲悉驅(qū)動器是否發(fā)生故障。在圖4．14所示電路中，施密特觸發(fā)反相器U2，通過CLK引腳將一串連續(xù)的“1”送入IC，開啟輸出。必要時，也可以通過J2連接SPI接口。利用同一電源，通過獨立的線性驅(qū)動器分別驅(qū)動多串HB-LED時，對于不同的SEPIC輸出電壓和不同的LED串聯(lián)電壓，OUTx引腳的電壓不同。由于IC內(nèi)部HB．LED驅(qū)動器的功耗是Voutx和乘以HB-LED電流，由此可見，保持盡可能低的SEPIC電壓（VLED）非常重要。同時還要保證足夠高的導通電壓，使OUTx引腳的電壓略高于飽和電壓（大約為1V）。自適應反饋電壓通過或邏輯二極管選擇較低的OUT端電壓作為穩(wěn)壓調(diào)節(jié)，電阻（R2）的壓降使OUTx的電壓保持在至少1V，從而滿足上述設計要求。設計中，U3的陽極電壓等于兩個OUT端電壓（OUT0～3和OUT4～7）中較低的一個，電流從VLED通過R1、R2、U3進入較低電壓的OUT端。由于R1～R2節(jié)點電壓與反饋電壓（2．5V）相等，HB-LED驅(qū)動器的電壓Vout為通過修正R2的數(shù)值，可以將Vout電壓穩(wěn)定在最小值。另一串LED將具有較低的串聯(lián)電壓和較高的OUT端電壓。線性驅(qū)動器吸收對應的壓差和功耗，由于這個原因，最好選擇具有一致的正向?qū)妷旱腍B．LED，正向?qū)妷旱慕^對值并不嚴格，但它們之間的差異應控制在200mV以內(nèi)，具體取決于每串HB-LED的個數(shù)。對于PWM亮度調(diào)節(jié)，MAX16807的OEB引腳輸入為PWM反相信號，用于控制驅(qū)動器的通、斷。通、斷脈沖寬度即使低于1ms，也能保證正常工作。但是，當OUTx驅(qū)動器關(guān)閉時，自適應電壓控制器檢測的節(jié)點電壓浮置在一個較高的電壓，調(diào)節(jié)器在試圖滿足誤差放大器輸出要求的時候降低了圪ED。因此，當PWM輸入返回到高電平時，F(xiàn)LED可能不足以驅(qū)動HB-LED串，經(jīng)過數(shù)十微秒后，SEPIC調(diào)節(jié)器補充所需電壓，但對短脈沖(低占空比)應用意義不大。該設計利用PWM信號，通過R12和VD3拉高節(jié)點電壓，從而解決了上述問題。電源在電壓高于任何預期的工作電壓時進入“靜止”模式。對于短脈沖，額外的電壓增大了瞬時功率，但極低的占空比可以忽略這一損耗。占空比大于3％時，VLED進入自適應電壓控制。輸出電壓從大約21.1v的“靜止”電壓（PWM處于“關(guān)閉”狀態(tài)）變化到大約15.8V的自適應電壓（PWM處于“導通”狀態(tài)）。占空比為3％時，VLED在返回到靜止電壓之前剛好達到自適應電壓?！皩ā泵}沖的寬度只有1ms，VLED不會從靜止電壓發(fā)生變化。SEPIC補償非常簡單，電流模式控制將功率環(huán)路簡化到單極點，該極點由輸出電容和負載電阻決定。系統(tǒng)穩(wěn)定性要求使用“2型”補償網(wǎng)路，因為負載基本保持不變，控制環(huán)路的響應速度可以很慢。需要注意的是雙控制環(huán)路（自適應和靜止）和較大的輸入阻抗差異（R1=210kΩ，R2=10kΩ）。R14相對于R1和R2的較大阻值減緩了阻抗變化的影響，R14和C5（0.1μF）組合在很低的頻率處構(gòu)成主極點。當負載電流從滿負荷變化到零時，輸出電壓可能出現(xiàn)過沖。出現(xiàn)這一情況有兩種原因：1)電感儲能釋放到輸出電容；2)低速響應控制環(huán)路。如果電感儲能是造成過沖的主要原因，可以增大輸出電容，以限制過沖。如果控制環(huán)路響應速度過慢是主要原因，可以使用鉗位二極管限制過沖。HB-LED陣列需要較寬的調(diào)光范圍，將自適應開關(guān)調(diào)節(jié)器與線性驅(qū)動器相組合可以得到一個極具成效的方案，既可以滿足瞬態(tài)響應特性，也可以滿足較大占空比時對電源效率的要求。這種應用中通常選擇SEPIC調(diào)節(jié)器，因為它允許輸入電壓高于或低于輸出電壓。利用MAX16807可以方便地構(gòu)建SEPIC控制器和8路可并聯(lián)的線性驅(qū)動器。參考文獻[1]周志敏,周紀海,紀愛華.LED驅(qū)動電路設計與應用[M].人民郵電出版社,2006.[2]志敏,紀海,愛華.LED驅(qū)動電路設計實例[M].電子工業(yè)出版社,2008.[3]WinderS.LED驅(qū)動電路設計[J].人民郵電出版社2009.[4]李軍偉.LED的驅(qū)動電路研究[D].大連:大連理工大學,2007.[5]黃建華,侯建國,史斌寧,等.一種節(jié)能型LED驅(qū)動電路的設計[J].電源技術(shù)應用,2008(1):53-57.[6]王?；?可用于汽車照明的超高亮LED驅(qū)動芯片的研究[D].華中科技大學,2007.[7]張留忠.汽車LED轉(zhuǎn)向燈恒流驅(qū)動電路的設計[J][J].南京理工大學,2010(2):40-43.[8]NalbantM.高亮度LED的高效率電流驅(qū)動電路[J].電子產(chǎn)品世界,2005,9:101-103.基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內(nèi)核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設計Pico專用單片機核的可測性設計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構(gòu)建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網(wǎng)絡的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的應用研究基于單片機的疊圖機研究與教學方法實踐基于單片機嵌入式Web服務器技術(shù)的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學實驗中的應用研究基于單片機系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信研究與應用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應用研究基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機與Internet互聯(lián)的研究與實現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機控制器的研究基于單片機γ-免疫計數(shù)器自動換樣功能的研究與實現(xiàn)基于單片機的倒立擺控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)單片機嵌入式以太網(wǎng)防盜報警系統(tǒng)