一種可調LED恒流源設計

摘 要系統以DC-DC變壓器為核心，通過升壓電路對輸入電壓進行升壓，利用由運放、參考電壓源，大功率三極管等構成的電流串聯負反饋電路實現恒流輸出，并使用單片機對系統輸出進行測試與控制，以實現限壓、報警與脈動模式等功能。

【關鍵詞】升壓器 恒流源 變壓器

步入21世紀后，白熾燈、熒光燈等一些傳統的照明設備正在逐步的被新型的高效節能環保長壽以及高可靠性的半導體固體照明所取代，同時隨著材料的發展和工藝的改進，LED的發展勢頭十分迅猛。因此開發對于不同情況下的LED驅動芯片就具有十分重要的意義，也具有相當大的市場前景。

1 系統概述

本系統的目的是設計一種LED閃光燈電源，該電源的核心為直流-直流穩流電源變換器，它將電池的電能轉換為恒流輸出，驅動高亮度白光LED發光。電源有連續輸出和脈動輸出兩種模式，并具有輸出電壓限壓保護和報警功能。

系統輸入為3.0-3.6V電壓信號，通過升壓電路進行升壓，通過電流串聯負反饋電路實現恒流輸出，并利用單片機對系統輸出進行測試與控制，以實現限壓，報警與脈動模式等功能。系統包括：升壓模塊，恒流模塊，控制模塊三部分組成。

2 各模塊的設計與實現

2.1 升壓模塊方案及電路設計

系統輸入電壓為3.0-3.6V，輸出恒流時，電壓限幅不超過10.5V，因此需要對輸入電壓進行升壓，系統的升壓模塊采用DC-DC變換芯片。升壓模塊以XL6007為核心，其原理圖如圖1所示。

其中：U1選用DC-DC升壓控制芯片XL6007；C1，C3選用1uF，耐壓25V瓷片電容；C2選用47uF鉭電容；C4選用220uF 鉭電容；二極管選用PMEG3010 型肖特基二極管。電感選用低等效電阻的33uH屏蔽電感。

2.2 恒流模塊方案及電路設計

恒流模塊可選用的方案主要有：三端可調式集成穩壓器、數控穩壓器、電流串聯負反饋等。本系統采用恒流模塊采用電流串聯負反饋方案。其原理圖如圖2所示。

其中采樣電阻選用0.5歐錳銅絲電阻；三極管采用MJE3055型晶體管，該晶體管最大輸出電流可達到3A，最大功率可達75W；運算放大器使用運算放大器芯片TL082，該芯片具有高增益，300uV的低輸入失調電壓，1.5nA的低失調電流，2.5uV/℃的低噪聲電壓；基準電壓源采用LM399型基準電壓芯片來輸出6.95V基準電壓。

2.3 控制模塊

控制模塊以單片機為核心，在恒流模塊中的大功率晶體管通發射極插入MOS管開關控制電路，通過單片機IO端口電平，控制輸出回路的通斷；通過A/D采集器對電路的輸出電壓進行采集，當超壓時，控制MOS關斷，并控制LED燈閃爍。同時在脈動模式下，通過以一定的頻率驅動MOS開啟與關斷，從而發生脈動模式的電流。

這里采用的單片機為STC15W4K61S4，該單片機是STC生產的單時鐘/機器周期的單片機，是寬電壓，高速，高可靠，低功耗，超強抗干擾的新一代8051單片機，內部集成高精度時鐘電路，8路10位A/D轉換器，8路10位PWM，能夠在2.5V-5.5V電壓下工作。由單片機集成A/D轉換器對恒流源模塊輸出電壓由電位器進行衰減后進行采集，當電壓超過10.5V時，通過單片機IO電平變高控制MOS管開關電路，關斷恒流模塊輸出。

3 測試結果與分析

測試系統結果與分析表1所示。

4 結語

通過測試表明，當電壓輸入為3.0V-3.6V時，系統輸出100mA，150mA，200mA恒流，及300mA，450mA，600mA脈動電流時，輸出電流誤差均小于1%，并實現了限壓10.5V及報警功能。

參考文獻

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[2]衛永琴，高建峰.一種恒流源電路的巧妙設計[J].儀器儀表學報，2006（09）.

[3]薛易.一種精密程控恒流源設計[J].自動化儀表，2009（04）.

作者簡介

史俊冰（1985-），男，山西省臨汾市人。碩士研究生學歷。現為太原學院助教。主要研究方向為人工智能。

作者單位

太原學院計算機工程系 山西省太原市 030032