一种可调LED恒流源设计

摘 要系统以DC-DC变压器为核心，通过升压电路对输入电压进行升压，利用由运放、参考电压源，大功率三极管等构成的电流串联负反馈电路实现恒流输出，并使用单片机对系统输出进行测试与控制，以实现限压、报警与脉动模式等功能。

【关键词】升压器 恒流源 变压器

步入21世纪后，白炽灯、荧光灯等一些传统的照明设备正在逐步的被新型的高效节能环保长寿以及高可靠性的半导体固体照明所取代，同时随着材料的发展和工艺的改进，LED的发展势头十分迅猛。因此开发对于不同情况下的LED驱动芯片就具有十分重要的意义，也具有相当大的市场前景。

1 系统概述

本系统的目的是设计一种LED闪光灯电源，该电源的核心为直流-直流稳流电源变换器，它将电池的电能转换为恒流输出，驱动高亮度白光LED发光。电源有连续输出和脉动输出两种模式，并具有输出电压限压保护和报警功能。

系统输入为3.0-3.6V电压信号，通过升压电路进行升压，通过电流串联负反馈电路实现恒流输出，并利用单片机对系统输出进行测试与控制，以实现限压，报警与脉动模式等功能。系统包括：升压模块，恒流模块，控制模块三部分组成。

2 各模块的设计与实现

2.1 升压模块方案及电路设计

系统输入电压为3.0-3.6V，输出恒流时，电压限幅不超过10.5V，因此需要对输入电压进行升压，系统的升压模块采用DC-DC变换芯片。升压模块以XL6007为核心，其原理图如图1所示。

其中：U1选用DC-DC升压控制芯片XL6007；C1，C3选用1uF，耐压25V瓷片电容；C2选用47uF钽电容；C4选用220uF 钽电容；二极管选用PMEG3010 型肖特基二极管。电感选用低等效电阻的33uH屏蔽电感。

2.2 恒流模块方案及电路设计

恒流模块可选用的方案主要有：三端可调式集成稳压器、数控稳压器、电流串联负反馈等。本系统采用恒流模块采用电流串联负反馈方案。其原理图如图2所示。

其中采样电阻选用0.5欧锰铜丝电阻；三极管采用MJE3055型晶体管，该晶体管最大输出电流可达到3A，最大功率可达75W；运算放大器使用运算放大器芯片TL082，该芯片具有高增益，300uV的低输入失调电压，1.5nA的低失调电流，2.5uV/℃的低噪声电压；基准电压源采用LM399型基准电压芯片来输出6.95V基准电压。

2.3 控制模块

控制模块以单片机为核心，在恒流模块中的大功率晶体管通发射极插入MOS管开关控制电路，通过单片机IO端口电平，控制输出回路的通断；通过A/D采集器对电路的输出电压进行采集，当超压时，控制MOS关断，并控制LED灯闪烁。同时在脉动模式下，通过以一定的频率驱动MOS开启与关断，从而发生脉动模式的电流。

这里采用的单片机为STC15W4K61S4，该单片机是STC生产的单时钟/机器周期的单片机，是宽电压，高速，高可靠，低功耗，超强抗干扰的新一代8051单片机，内部集成高精度时钟电路，8路10位A/D转换器，8路10位PWM，能够在2.5V-5.5V电压下工作。由单片机集成A/D转换器对恒流源模块输出电压由电位器进行衰减后进行采集，当电压超过10.5V时，通过单片机IO电平变高控制MOS管开关电路，关断恒流模块输出。

3 测试结果与分析

测试系统结果与分析表1所示。

4 结语

通过测试表明，当电压输入为3.0V-3.6V时，系统输出100mA，150mA，200mA恒流，及300mA，450mA，600mA脉动电流时，输出电流误差均小于1%，并实现了限压10.5V及报警功能。

参考文献

[1]邱华，三种简单可靠的大电流恒流源电路[J].电子与自动化，1996（03）.

[2]卫永琴，高建峰.一种恒流源电路的巧妙设计[J].仪器仪表学报，2006（09）.

[3]薛易.一种精密程控恒流源设计[J].自动化仪表，2009（04）.

作者简介

史俊冰（1985-），男，山西省临汾市人。硕士研究生学历。现为太原学院助教。主要研究方向为人工智能。

作者单位

太原学院计算机工程系 山西省太原市 030032