LED驱动电源控制系统研究

郑州航空工业管理学院机电工程学院 陈建威 李 玲

1 引言

近些年来，随着中国经济的快速发展,环境问题越来越严峻，寻找高效、节能、环保的能源刻不容缓。我国大部分的用电量都是用在照明用电上了。而LED作为高效能照明产品，各个国家对其的研究都非常重视。我国的相关学者、专家对LED的研究也在不断的深入。本论文的研究主要方面在LED驱动电源[1]，它对灯的寿命和性能起着决定性作用。如果能突破驱动电源的困难，LED照明研究将迎来另外一番天地。将会对这个产业的发展有着极大的推动作用，也将在环保领域以及经济领域带来不可估量的效益。在高端技术领域，我国并没有掌握关键技术，还依靠外国。对于LED芯片设备市场巨大，国家大力支持LED照明产业的发展，也非常注重这方面人才的培养[2]。

作为节能环保的LED照明，顺应时代需求应用而生。和以前的白炽灯相比较它更加高效，亮度更高。得到环保人士的高度好评，国家也是出台相关政策支持环保产品开发。发光二极管的应用前景广阔，LED产业潜力巨大。如果能够设计好LED驱动电源，将会极大提高LED照明的效率。众所周知，通常用电的电压一般都是220V左右，而发光二极管的正常工作电压是0-10V的恒流电压源。所以，很多研究单位也在积极创新，克难攻关，投入大量人力物力对其驱动电源的研究。由于LED产品的高效节能，很多人士对LED市场持乐观态度。

2 系统总体方案设计

LED照明在日常生活中逐渐的普及，然而我国在并没有自己的关键技术，本文以C51系列单片机为控制核心[3]。系统总体设计方案如图1所示。

3 硬件电路设计

3.1 整流滤波模块

我们学过二极管的知识，所以根据它可以用来整流滤波。其电路如图2所示。

图1 总体设计方案图

图2 滤波整流电路图

3.2 功率因数校正模块

此模块部分的设计主要是用来校正功率因数以防止谐波干扰。设计中选用了一种电流型控制器的功率因数校正芯片[4]。设计的原理图如图3所示。

图3 功率因数校正模块原理图

图4 模数转换采样电路

3.3 数模转换采样电路设计

本文设计的数模转换采样电路如图4所示。

4 软件设计

论文的这部分主要介绍LED驱动电源的软件部分设计以及相关程序[5]，程序用C语言在编写平台上编写，然后再编译并写入单片机中。LED驱动电源的软件设计流程图如图5所示。

图5 驱动电源软件流程图

从流程图可知，开始时程序先对按键模块、定时器初始化，然后产生PWM驱动信号，通过AD周期采样将模拟信号转换为数字信号，并且与输出电压保护值、输出电流保护值大小比较。根据输入值与设定值大小的比较，来判断PWM 驱动信号的开关。再进一步与输出电压设定值比较以增大或减小PWM脉宽信号，实现调节循环，使LED驱动电源保持稳定。

5 结论

论文通过对LED驱动电源的设计研究，了解了嵌入式产品开发的流程，单片机与LED的结合，使LED的性能大大提升。在对LED驱动电源设计的过程中，整体框架的构建，硬件电路设计、软件程序的编写、相关器件的选取，都是经过缜密的思考与计算。相关器件选择符合参数标准，总体设计满足论文要求。选取好相关器件，在硬件电路设计上，本论文设计了整流滤波模块、功率因数校正模块、功率管开关模块。在软件设计上，各个模块通过单片机的控制协调以及反馈系统的调节，整体达到设计结果。LED驱动电源设计合理，使LED性能大大提升。

[1]Steve Winder.LED驱动电路设计[M].人民邮电出版社,2009.

[2]沙占友,庞志峰.开关电源外围元器件选择与检测[M].北京:中国电力出版社(第一版),2009.

[3]刘文涛.MCS-51单片机培训教程[M].北京:电子工业出版社(第一版),2005.

[4]周志敏,纪爱华.开关电源驱动LED电路设计实例[M].北京:电子工业出版社(第一版),2012.

[5]王镭.基于C51系列单片机LED驱动电源设计[D].西安电子科技大学,2015.