基于DSP的光伏LED照明驱动控制系统

摘 要：结合光伏电池输出电压变动范围大、输出功率不稳定的特点，设计了一种基于TMS320F2812的LED（Light Emitting Diode）照明驱动控制系统，该控制系统根据负载和电源的变化自适性切换驱动电路，调节LED负载电流，提高其适应性和调节范围。实验结果证明获得了更大的负载电流调节范围和调光范围，实现了光伏LED的恒流驱动。

关键词：光伏电池；LED照明；驱动控制；稳定电流

中图分类号：TM615 文献标识码：A

文章编号：1672-1098(2012)02-0022-04

收稿日期：2012-03-06

基金项目：部级大学生创新性实验计划资助项目(101035918)

作者简介：祝青(1991-)，男，安徽淮南人，在读学士，研究方向为电气工程及其自动化。

Photovoltaic LEDs Lighting Drive Control System Based on TMS320F2812

ZHU Qing, WANG Xiao-chen, JIANG Wei, CUI Rong-xiang, ZHOU Yu

(School of Electrical Engineering and Automation, Hefei University of Technology, Hefei Anhui 230000, China)

Abstract:

Considering broad range of photovoltaic battery output voltage and instability of the output power, a kind of LED (Light Emitting Diode) lighting-driving control system based on TMS320F2812 was designed, the control system according to changes in load and supply self-adaptively switch driving circuits, adjusting LED load current, to improve their adaptability and adjustment range. Experimental results show that a greater load current adjustment range and dimming range are obtained, and photovoltaic constant current LED driver is realyzed.

Key words: photovoltaic battery; LEDs lighting; driving control; constant current

随着太阳能的开发利用，在整个照明领域，以白炽灯和荧光灯为主力军的角色已经发生改变，备受人们关注的光伏LED(Light Emitting Diode)灯已经开始进入市场。作为一种新型的绿色照明光源，正在以独特的优势取代传统的电光源。采用LED照明主要有以下几个特点：LED灯的发光效率高，是荧光灯的2倍，白炽灯的10倍；LED灯的供电电压为低压直流，而太阳能组件输出电压和蓄电池的储能电压都是低压直流，省去了交直流转换的逆变器，节约了设备成本；寿命长，LED灯的理论寿命可长达10万小时［1］；LED是典型的电流型器件，对工作电流的大小和稳定性要求较高，电流的波动会影响LED的发光效率和色彩，而电流超过额定值将损害LED，降低其使用寿命与可靠性［2］。常用的LED驱动有降压型(Buck)、升压型(Boost)、升降压型(Buck-Boost)三种，而常用的驱动控制器只能适用于其中一种，因此研制一种具有普适性的驱动控制系统具有很好的应用前景。

1 照明控制系统的组成

LED光源对电流和电压的稳定有着相当高的要求，电压过高会使LED变色甚至损坏。LED驱动电路的主要任务是输出稳定的负载电流，其作用是将太阳能电池板输入的不稳定电压，通过DC／DC-1变换器输出稳定的负载电流，保证LED灯的正常亮度和使用寿命。一般的LED驱动电路虽然能基本满足需要，但只能用于特定的电源或特定的电压环境，这种驱动电路受环境因素影响太大。为提高LED照明驱动系统的的适应性和灵活性。本文设计了基于TMS320F2812的DSP芯片为控制核心的光伏LED照明驱动控制系统(见图1)，它能根据环境的变化实时监控和调节驱动器输出的负载电流。由于TI公司的TMS320F2812系列的DSP芯片拥有强大的控制功能和高速的处理速度，在控制领域有较好的表现，因此选用它作为控制系统的核心。LED照明系统的能量来源是太阳能电池板，白天有光照时产生电能并储存在蓄电池中，在光照强度过低时关闭太阳能电源，以蓄电池的储能作为驱动电源点亮LED照明负载。

控制系统以TMS320F2812为核心，分别由太阳能电池板、充电控制器(DC／DC-1)、蓄电池，驱动控制器(DC／DC-2)，电压／电流采样、DSP控制电路等组成。光伏照明系统工作时，太阳能电池板提供电能，蓄电池的电压为直流12V LED照明系统的能量来源是一块太阳能电池板，白天有光照时产生电能并储存在蓄电池中，同时也为LDE供电，在光照强度过低时关闭太阳能电源，使用蓄电池作为电源继续工作。为控制芯片和各个驱动电路提供电源，而采样部分将电路中各部分的电压电流数据实时传递给DSP，DSP通过输入的采样数据判断系统工作是否正常，并根据数据对输出电路进行控制，从而为LED负载提供稳定而持续的电流。

2 驱动控制器的设计

2.1 驱动控制电路