led照明開關(guān)電源的研究與設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p>　　本科生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))</p><p>　　題 目：LED照明開關(guān)電源的研究與設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué)生姓名：__________ _____________</p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： 自動(dòng)化0801

2、 </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　完成時(shí)間： </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要3</b></p><

3、;p>　　Abstract4</p><p><b>　　第1章 緒 論5</b></p><p>　　1.1 課題背景5</p><p>　　第2章 白光LED8</p><p>　　2.1 白光LED發(fā)光原理8</p><p>　　2.2 白光LED的特性8</p>

4、;<p>　　第3章 LED照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.1 電路框圖和工作原理11</p><p>　　第4章 LED控制電路設(shè)計(jì)...................................................15</p><p>　　4.1 系統(tǒng)的功能.............................

5、...........................15</p><p>　　4.2 電源的設(shè)計(jì)........................................................17</p><p>　　4.3 電源變壓器........................................................18</p>

6、<p>　　4.4 整流電路..........................................................18</p><p>　　4.5 濾波電路..........................................................20</p><p>　　4.6 穩(wěn)壓電路..................

7、........................................22</p><p>　　4.7 電源總體設(shè)計(jì)......................................................25</p><p>　　4.8 總體電路設(shè)計(jì)......................................................31

8、</p><p>　　4.9軟件設(shè)計(jì).........................................................32第5章 安裝調(diào)試........................................................345.1開關(guān)電源的安裝與調(diào)試...................................................

9、......................................................35</p><p>　　5.2 LED燈具和控制部分的安裝與調(diào)試35</p><p><b>　　結(jié) 語34</b></p><p>　　第6章 參考文獻(xiàn)37</p><p>　　第7章 致 謝37&l

10、t;/p><p>　　附錄： 電路原理圖39</p><p>　　程序清單.....................................................................................................................40</p><p><b>　　摘 要<

11、;/b></p><p>　　當(dāng)今社會(huì)，節(jié)能環(huán)保已成為全人類的共識(shí)，因而節(jié)能環(huán)保的半導(dǎo)體照明和照明器件的智能化成為照明領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。多功能高亮度LED照明燈的設(shè)計(jì)和推廣可以達(dá)到環(huán)保節(jié)能目的。多功能高亮度LED照明燈是由開關(guān)電源部分，控制部分和白光LED燈三部分構(gòu)成。在開關(guān)電源和控制部分共同作用下使每個(gè)LED的工作電壓為3.2V，工作電流為17.5mA，并且它不隨LED的溫度的變化而變化，從而達(dá)到穩(wěn)壓限流的

12、效果。在高效率的開關(guān)電源的驅(qū)動(dòng)下，LED燈的實(shí)際工作總功率為5.6W，但它的實(shí)際亮度已達(dá)到普通的40W白光燈的亮度。再利用SCT89C51單片機(jī)根據(jù)外部環(huán)境光線亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光亮度，實(shí)現(xiàn)了照明器件的智能化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的開關(guān)電源輸出電壓為20V，輸出電流為2A，LED燈可由單片機(jī)根據(jù)外部環(huán)境光線亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光亮度，較好地實(shí)現(xiàn)了照明燈具的有效節(jié)能和亮度控制智能化。</p><p>　　關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體照

13、明；白光LED；開關(guān)電源；高頻變壓器 ；驅(qū)動(dòng)電路；STC89C51</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In contemporary society, energy conservation and environmental protection has become the consensus of all mankind,

14、 so energy conservation and environmental protection of semiconductor lighting and lighting devices of intelligence become development trends in the field of lighting. High-Brightness LED lighting design and promotion ca

15、n reach the purpose of energy conservation and environmental protection. High-Brightness LED lights consist of three parts, the switching power supply, the control, a</p><p>　　Key words：semiconductor illumin

16、ation ; white light-emitting diode; switching power supply; high frequency transformer；STC89C51</p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p><b>　　1.1課題背景 </b></p><p>　　

17、如今全世界對(duì)LED研究已經(jīng)很成熟了，為什么科學(xué)家發(fā)明了LED這種光源呢？LED相比于熱光源有很多優(yōu)點(diǎn)：體積小、耗電量低、使用壽命長(zhǎng)、高亮度、低熱量、環(huán)保、堅(jiān)固耐用、多變幻、高新尖。</p><p>　　在城市工業(yè)中，城市夜景照明追求的不是亮度，而是藝術(shù)的創(chuàng)意設(shè)計(jì)，小功率的LED產(chǎn)品應(yīng)該能夠找到他的用武之地。LED發(fā)光角度小，方向性強(qiáng)，可作局部重點(diǎn)照明。問題是要給設(shè)計(jì)師提供有足夠大的選擇范圍，外觀上也應(yīng)有美觀的要求

18、。可以肯定地說，LED將會(huì)在未來引領(lǐng)照明的時(shí)尚與新潮。</p><p>　　在設(shè)施農(nóng)業(yè)中,通常所采用的人工光源是熒光燈與高壓鈉燈。近年來，隨著光電技術(shù)的發(fā)展,發(fā)光二極管(LED)的亮度與效率也大幅度提高,使得這種光源在設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用變?yōu)榭尚校绕鋵?duì)封閉可調(diào)控的設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境 (如植物工廠，組織培養(yǎng)室、植物生長(zhǎng)箱等) 是一種非常合適的人工光源.為此,主要介紹了LED在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)[1]。</

19、p><p>　　市景觀照明追求的不是亮度，而是藝術(shù)的創(chuàng)意設(shè)計(jì)，LED產(chǎn)品應(yīng)該能夠找到它的用武之地。發(fā)光角度小的LED方向性強(qiáng)，可作局部重點(diǎn)照明；在封裝材料中添入散射劑可以實(shí)現(xiàn)175度的發(fā)光角適合較大范圍內(nèi)的照明，問題是目前城市夜景照明中建設(shè)單位過于追求高亮度難以給設(shè)計(jì)師提供足夠大的選擇范圍，目前在城市夜景照明工程中常用的LED光源主要有：線性發(fā)光燈具、裝飾草坪燈、景觀燈、球泡、水下燈、地面燈具：地埋燈、發(fā)光地磚、石燈

20、、利用太陽能電池作為能源的LED燈具[2]。</p><p>　　國際上LED的醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究工作從20世紀(jì)90年代開始，1993年美國太空總署（NASA）首先提出LED生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究。其研究?jī)?nèi)容包括：利用LED照射舒緩宇航員運(yùn)動(dòng)疲勞、處理傷口，用于腫瘤的光動(dòng)力治療和消除皮膚炎癥、潰瘍，促進(jìn)創(chuàng)傷愈合以及面部嫩膚、除皺、除斑，治療座瘡等等。相繼推出LED醫(yī)療應(yīng)用成果的還有以色列和英國。通過大量臨床實(shí)踐，各國生物醫(yī)學(xué)

21、界專家一致認(rèn)為L(zhǎng)ED醫(yī)療器械是目前最能替代He-Ne激光器進(jìn)行光療的器械，在醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域有著極其廣泛的開發(fā)前景[3]。</p><p>　　故LED電路的設(shè)計(jì)顯得尤為重要，沒有驅(qū)動(dòng)LED永遠(yuǎn)發(fā)不了光。每個(gè)廠家所用LED都是一樣的，不同之處在于驅(qū)動(dòng)電路的不同，好的驅(qū)動(dòng)電路能使其工作時(shí)間更長(zhǎng)，發(fā)揮更多的作用，節(jié)約更多的能源，LED相比于普通的白熾燈所用電量更少，但能發(fā)出同樣的光芒，使用年限也更長(zhǎng)，正因?yàn)橛懈鞣N高性能高

22、質(zhì)量的電路使得LED能發(fā)揮其歷史性的作用，來為我們照福，為國家照福，為人類照福。</p><p>　　1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　1.2.1 國外LED電路發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　半導(dǎo)體照明技術(shù)的開發(fā)研究引起了全球研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)的重視。國外共有近200家公司參與GaN器件、材料和設(shè)備的開發(fā)，近300所大學(xué)和研究所參與GaN的研發(fā)。

23、目前，功率型白光LED光視效能（發(fā)光效率）已經(jīng)達(dá)到100 lm/W，研究水平達(dá)到160 lm/W。經(jīng)過技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，世界主要LED廠商已經(jīng)形成各自的技術(shù)特色。日本日亞化學(xué)處于全球技術(shù)領(lǐng)先水平，壟斷高端白色、藍(lán)、綠色LED的市場(chǎng)，豐田合成在白光LED及車燈照明技術(shù)開發(fā)據(jù)國際前端；美國Cree的碳化硅襯底生長(zhǎng)GaN外延片國際領(lǐng)先，傳統(tǒng)照明巨頭Philips絕對(duì)控股的美國Lumileds功率型白光LED國際領(lǐng)先；傳統(tǒng)照明巨頭Osram歐

24、司朗控股的德國歐司朗光電半導(dǎo)體功率型LED封裝和車用LED燈具開發(fā)國際領(lǐng)先[4]。</p><p>　　1.2.2 國內(nèi)LED電路發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　國內(nèi)的外延片生長(zhǎng)技術(shù)主要源于美國、基本上是進(jìn)口美國的有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉淀（MOCVD）裝備，這些裝備在美國就不是一流的裝備，在整個(gè)LED產(chǎn)業(yè)外延片的生長(zhǎng)、芯片、芯片封裝3個(gè)環(huán)節(jié)中，外延片生長(zhǎng)投資要占到70%，外延片成本要占到封裝成

25、成品的70%，同時(shí)外延片生長(zhǎng)技術(shù)的人才全世界都缺乏，簡(jiǎn)單的說，外延片的水平?jīng)Q定了整個(gè)LED產(chǎn)業(yè)水平，國內(nèi)近幾年也陸續(xù)引進(jìn)了50多臺(tái)MOCVD裝備，均處理大生產(chǎn)工藝摸索階段，一旦工藝成熟，則會(huì)上10倍地增大裝備數(shù)量形成規(guī)模生產(chǎn)，市場(chǎng)需求巨大。</p><p>　　國家“863”計(jì)劃和信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金及時(shí)支持了國產(chǎn)外延設(shè)備如液相外延爐和MOCVD設(shè)備的研發(fā)（中科院半導(dǎo)體所、中電科技集團(tuán)公司第四十八所），通過整機(jī)消化吸

26、收，關(guān)鍵技術(shù)再創(chuàng)新等措施，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，使長(zhǎng)期制約我國LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的裝備瓶頸得以突破。　隨著國家照明工程的起步，國內(nèi)LED芯片設(shè)備的巨大需求再次引起了國外半導(dǎo)體設(shè)備生產(chǎn)商的積極響應(yīng)，他們?nèi)找嬷匾曋袊@個(gè)巨大的市場(chǎng)，但是，這里面也存在著一個(gè)隱憂，國外芯片設(shè)備高昂的價(jià)格，相對(duì)制約了國內(nèi)企業(yè)的規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，也消耗了國家大量寶貴的外匯。同樣也擠占了國內(nèi)設(shè)備生產(chǎn)商的發(fā)展空間。</p><p><b>　

27、　第2章 白光LED</b></p><p>　　2.1白光LED發(fā)光原理</p><p>　　LED外施電壓后在其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生受激電子躍遷光輻射。按照不同半導(dǎo)體基本材料的物理特性，所產(chǎn)生的光波長(zhǎng)是不同的。發(fā)光二極管的實(shí)質(zhì)性結(jié)構(gòu)是PN結(jié)，在半導(dǎo)體PN結(jié)通過正向電流時(shí)注入少數(shù)載流子，少數(shù)載流子的發(fā)光復(fù)合就是發(fā)光二極管的工作機(jī)理。半導(dǎo)體PN結(jié)發(fā)光實(shí)質(zhì)為固體發(fā)光，而各種固體發(fā)光都是固體

28、內(nèi)不同能量狀態(tài)的電子躍遷的結(jié)果。半導(dǎo)體材料的發(fā)光機(jī)理決定了單一LED芯片不可能發(fā)出連續(xù)光譜的白光，必須以其它的方式合成白光。通常產(chǎn)生白光的方式有兩種：一是用單色光激發(fā)熒光粉發(fā)出其它顏色的光，最終混合成白光；二是采用將幾種發(fā)不同色光的芯片封裝在一起的方法，通過這些色光的混合，構(gòu)成發(fā)白光的LED。這兩種方法在實(shí)踐中都有應(yīng)用。</p><p>　　2.2白光LED的特性</p><p>　　在

29、白光LED的設(shè)計(jì)中，常在發(fā)射藍(lán)光的InGaN基料上覆蓋轉(zhuǎn)換材料，這種材料在受藍(lán)光激勵(lì)時(shí)會(huì)發(fā)出黃光，于是得到藍(lán)光和黃光的混合物，在肉眼看來就是白光。白光LED的發(fā)射波長(zhǎng)，如圖2-1中實(shí)線所示，包括藍(lán)光和黃光區(qū)域的峰值，但是在肉眼看來就是白光。肉眼的相對(duì)光敏感性如圖2-1中的虛線所示。</p><p>　　正向電流的變化改變了白光LED色坐標(biāo)，并因此改變了白光的質(zhì)量。采用InGaN技術(shù)的LED并不像標(biāo)準(zhǔn)綠光紅光和黃光

30、那樣容易控制。InGaN LED的顯示波長(zhǎng)會(huì)隨著正向電流 </p><p>　　當(dāng)正向電流高至10mA時(shí)，正向電壓的變化很大，變化的范圍大約為800mV，有些白光LED的變化會(huì)更大。改變白光LED工作電壓即可改變其發(fā)光的色彩，這是因?yàn)楣ぷ麟妷鹤兓筁ED正向電流發(fā)生變化。對(duì)于不同的白光LED，其電流電壓特性也呈現(xiàn)出很大的差異。圖2-4所示是白光LED理想狀態(tài)下的正向伏安特性曲線，LED伏安特性的

31、數(shù)學(xué)模型可以表示為：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　其中，Vturn-on是LED的啟動(dòng)電壓，RS表示伏安曲線的斜率，IF表示LED的正向電流，T環(huán)境溫度，是LED正向電流的溫度系數(shù)，對(duì)于大多數(shù)LED而言，它的典型值為。</p><p>　　從LED的伏安特性曲線及數(shù)學(xué)模型看，LED正向?qū)ê笃湔螂妷旱募?xì)

32、小變動(dòng)將引起LED電流的較大變化，并且環(huán)境溫度、LED老化時(shí)間等因素也將改變影響LED的電氣性能。而LED的光輸出直接與LED電流相關(guān)，所以LED驅(qū)動(dòng)電路在輸入電壓和環(huán)境溫度等因素發(fā)生變動(dòng)的情況下最好能控制LED電流的大小。否則，LED的光輸出將隨輸入電壓和溫度等因素變化而變化。</p><p>　　白光LED的正向電流的大小也是隨著溫度變化而變化，圖2-5所示是常用白光LED允許正向電流隨溫度的變化曲線。當(dāng)環(huán)境

33、溫度一旦超過，白光LED的容許正向電流會(huì)大幅度降低，在此情況下如果仍舊施加大電流，很容易造成白光LED老化。因此，白光LED工作點(diǎn)的選擇非常重要。</p><p>　　第3章 LED照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 電路框圖和工作原理 </p><p>　　圖3-1所示為L(zhǎng)ED照明總控制系統(tǒng)原理方框圖，為實(shí)現(xiàn)小區(qū)或街道路燈智能化，通過總控制器控制多個(gè)支路

34、的副控制器從而達(dá)到使整個(gè)小區(qū)或街道路燈LED照明燈智能化。本系統(tǒng)主要是設(shè)計(jì)一條支路的多功能LED照明燈，包括開關(guān)電源、單片機(jī)控制、LED燈。</p><p>　　圖3-2所示，為L(zhǎng)ED照明燈電路組成框圖，220V的交流電網(wǎng)輸入，經(jīng)過整流濾波后輸入到開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源，經(jīng)直流穩(wěn)壓電源降壓后輸出15V直流電壓直接為L(zhǎng)ED燈和AT89C52供電 ，經(jīng)AT89C52定時(shí)和環(huán)境檢測(cè)電路使用光敏器件檢測(cè)外界的光線強(qiáng)度，控制L

35、ED照明燈的亮度從而實(shí)現(xiàn)燈具的智能化控制。</p><p>　　3.1.1開關(guān)電源慮波器</p><p>　　電源濾波器是針對(duì)電源端口電磁騷擾的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的。濾波器一般是由電感、電容、電阻或鐵氧體器件構(gòu)成的頻率選擇性二端口網(wǎng)絡(luò)。這里說的電源濾波器實(shí)際是濾波器的一種，按照其工作原理可以稱之為反射式濾波器。它可以在濾波器阻帶內(nèi)提供了高的串聯(lián)阻抗和低的并聯(lián)阻抗，使它與噪聲源阻抗和負(fù)載阻抗嚴(yán)重不匹

36、配，從而把不希望的頻率分量發(fā)射回噪聲源，電源濾波器一般設(shè)計(jì)為低通式，作為雙向無源二端口網(wǎng)絡(luò)，電源濾波器即可以限制電網(wǎng)中的高頻進(jìn)入設(shè)備，提高設(shè)備的抗干擾性，也可以阻止設(shè)備產(chǎn)生的高頻干擾進(jìn)入電網(wǎng)，改善設(shè)備的高頻電磁發(fā)射水平，所以在電路中加入濾波器阻止電網(wǎng)的干擾進(jìn)入設(shè)備和設(shè)備電路本身產(chǎn)生的電磁騷擾進(jìn)入電網(wǎng)就很有必要了。</p><p>　　如圖3-3所示，電源濾波器為五端器件，它有兩個(gè)輸入端、兩個(gè)輸出端和一個(gè)接地端，使

37、用時(shí)外殼應(yīng)接通大地。一般地，C1和C2采用薄膜電容器；C3和C4選用陶瓷電容。C1~C4的耐壓值均不小于630DC或250AC。C3和C4也可并聯(lián)在輸入端，注意同樣也應(yīng)合理接地。另外，使用時(shí)還應(yīng)注意共模線圈的電容容量，防止磁通飽和以及線圈過度發(fā)熱。</p><p>　　圖3-3 開關(guān)電源慮波器電路圖 </p><p>　　要了解電源濾波器的構(gòu)造原理，首先需要了解電磁噪聲的特性。任何電源線上

38、的高頻傳導(dǎo)騷擾信號(hào)，均可用差模和共模干擾信號(hào)來描述。差模干擾在兩傳輸導(dǎo)線之間流動(dòng)，屬于對(duì)稱干擾；共模干擾在傳輸導(dǎo)線與地之間傳輸，屬于非對(duì)稱干擾。所以電源濾波器進(jìn)行</p><p>　　濾波需要從差模和共模兩方面入手。如圖3-3所示，C1、C2是差模電容器，一般稱為X電容，C3、C4是共模電容，一般稱為Y電容。C3、C4的電容量不宜選得過大，否則容易引起濾波器漏電的危險(xiǎn)。T1為共模扼流圈，它為同向繞在同一個(gè)鐵氧體環(huán)

39、上的一對(duì)線圈，電感量約為幾毫亨。對(duì)于共模干擾電流，兩個(gè)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)是同方向的，共模扼流圈表現(xiàn)出較大的阻抗，從而起到衰減干擾信號(hào)的作用；而對(duì)于差模信號(hào)（在這里是低頻電源電流），兩個(gè)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)抵消，所以不影響電路的電源傳輸功率。</p><p>　　3.1.4.3基于Topswitch芯片的單片開關(guān)電源的設(shè)計(jì)</p><p>　　1．TOP224P的管腳介紹</p><

40、;p>　　該芯片由漏極端，控制端，源極端三個(gè)管腳組成。漏極端（DRAIN腳）與輸出MOSFET漏極連接。啟動(dòng)時(shí)，提供內(nèi)部偏置電流，控制端（CONTROL腳）控制輸出占空比，是誤差放大器和反饋電流的輸入端。正常工作時(shí)，由內(nèi)部并聯(lián)穩(wěn)壓器提供內(nèi)部偏置電流，也可以作電流旁路和自動(dòng)啟動(dòng)/補(bǔ)償電路電容的接點(diǎn)，源極端（SOURCE腳）和輸出MOSFET的源極連接，也是開關(guān)電源初級(jí)電路的公共點(diǎn)和參考點(diǎn)[4]。</p><p&g

41、t;　　2．芯片功能特點(diǎn)介紹</p><p>　　TOP224P是一個(gè)自編置自保護(hù)的電流——占空比線性控制轉(zhuǎn)換器。由于采用CMOS工藝，轉(zhuǎn)換效率與采用雙集成電路和分立元件相比，偏置電流大大減少，省去了用于電流傳導(dǎo)和提供啟動(dòng)編置電流的外接電阻，在正常工作時(shí)，內(nèi)部MOSFET輸出脈沖的占空比隨著CONTROL腳電流的增加而線性減少。</p><p>　　圖3-3 TOP224P的內(nèi)部框圖&l

42、t;/p><p>　　3. 20V/40W的開關(guān)電源的電路設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)單片開關(guān)電源時(shí),首先要選擇合適的芯片,既能滿足要求,又不因選型不當(dāng)而造成資源的浪費(fèi).而開關(guān)電源的電路快速設(shè)計(jì)法就可以圓滿解決此技術(shù)難題. 在設(shè)計(jì)之前,只需要根據(jù)預(yù)期的輸出功率和電源效率值,即可從曲線上查出最合適的單片開關(guān)電源IC 型號(hào)及功率損耗值如圖3-4所示,這不僅簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì),而且為選擇散熱器提供依據(jù). 最

43、后進(jìn)入電路設(shè)計(jì)階段,包括高頻變壓器設(shè)計(jì)、外圍元件參數(shù)的選擇等.又由于知道該精密開關(guān)電源的電路屬于固定輸入(交流230 V±35 V),故其步驟參考如下:</p><p>　　(1)首先確定哪一幅圖適用. 因?yàn)楫?dāng)U=220V(即230V±35V),VO=20V時(shí),故須選擇圖3.然后在橫坐標(biāo)上找出欲設(shè)計(jì)的輸出功率點(diǎn)(Po).</p><p>　　(2)從輸出功率點(diǎn)垂直向上移

44、動(dòng),直到選中合適芯片所指的那條實(shí)曲線.如不適用,可繼續(xù)向查找另一條實(shí)曲線.</p><p>　　(3)再從等值線(虛線)上讀出芯片的功耗PD.進(jìn)而還可求出芯片的結(jié)溫Tj,以確定散熱器的大小.(.其中為從結(jié)到器件表面的熱阻,IA為環(huán)境溫度)</p><p>　　(4) 最后進(jìn)入電路設(shè)計(jì)階段,包括高頻變壓器設(shè)計(jì)、外圍元件參數(shù)的選擇等.圖3固定輸入且輸出12V時(shí)PD與η、Po的關(guān)系曲線.<

45、/p><p>　　根據(jù)已知條件(交流固定輸入230V ±35V 的20V、40W 開關(guān)電源),按上述方法步驟,</p><p>　　從圖3-4 中可以查出, TOP224Y 是最佳選擇,此時(shí)、η= 85. 6 %、。</p><p>　　4、開關(guān)電源的電路工作原理</p><p>　　圖3-5是以TOP224P為核心構(gòu)成的輸出20V，4

46、0W的單片精密開關(guān)電源的電路圖。</p><p>　　TOP204Y在寬范圍交流輸入電壓（85-265V）下的最大輸出功率為45W。85-265V交流輸入電壓經(jīng)整流濾波后產(chǎn)生約110V-375V的直流電壓，由VDZ和VD1組成漏極鉗位保護(hù)電路，</p><p>　　圖3-4 固定輸入且輸出20V 時(shí)PD 與η、Po 的關(guān)系曲線</p><p>　　圖3-5 15V

47、，30W的單片精密開關(guān)電源的電路圖</p><p>　　第4章 LED控制電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1 系統(tǒng)的功能</b></p><p>　　系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖3-1所示，在該系統(tǒng)中以5V直流穩(wěn)壓電源為各器件提供電源，采用555定時(shí)器定時(shí)功能和波形產(chǎn)生功能驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光。該系統(tǒng)可控制LED發(fā)光時(shí)間及</p>&l

48、t;p>　　圖4-1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　4.1.1 LED脈沖驅(qū)動(dòng)</p><p>　　脈沖驅(qū)動(dòng)方式，采用向LED器件重復(fù)通斷供電的方法使之點(diǎn)燃．就是利用人眼的視覺暫留特性，采用這種方式時(shí)應(yīng)該注意兩個(gè)問題：脈沖電流幅值的確定和重復(fù)頗率的選擇。首先，要想獲得與直流驅(qū)動(dòng)方式相當(dāng)?shù)陌l(fā)光強(qiáng)度的話，脈沖驅(qū)動(dòng)電流的平均值Ia就應(yīng)該與直流驅(qū)動(dòng)的電流值相同。如圖5-2所示，平均電

49、流Ia是瞬時(shí)電流i的時(shí)間積分，對(duì)于矩形波來說，其表達(dá)式如(5-1)式所</p><p>　　圖4-2 LED的脈沖驅(qū)動(dòng)</p><p>　　脈沖驅(qū)動(dòng)時(shí)，脈沖電流的幅值應(yīng)該比直流驅(qū)動(dòng)電流大。其次是脈沖重復(fù)頻率的問題，通過視覺暫留特性的分析，己經(jīng)知道脈沖重復(fù)頻率必須高于24Hz，否則會(huì)產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象。脈沖驅(qū)動(dòng)的主要應(yīng)用有兩個(gè)方面掃描驅(qū)動(dòng)和占空比驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　

50、4.2 電源的設(shè)計(jì)</p><p>　　線性電源（5V直流穩(wěn)壓電源）由電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓電路等四部分組成。其流程圖如圖3-3所示：</p><p>　　圖4-3 5V直流穩(wěn)壓電源流程圖</p><p>　　4.3 電源變壓器</p><p>　　圖3-4所示是一種簡(jiǎn)單的電源變壓器降壓電路。電路中S1是電源開關(guān)，T1是電源變壓器，

51、VD1是整流二極管。從T1一次繞組輸入的是220V交流市電，二次繞組輸出的是電壓較低的交流電壓，這一電壓加到VD1正極。</p><p><b>　　(1)電路分析</b></p><p>　　這一電源變壓器降壓電路的工作原理是：在開關(guān)S1閉合時(shí)，220V交流市電經(jīng)S1（圖中未閉合）加到電源變壓器T1的一次繞組兩端，江流電流經(jīng)T1一次繞組的上端流入，從一次繞組的下端流

52、出。在T1一次繞組流有交流電流時(shí)，T1二次繞組兩端輸出一個(gè)較低的交流電壓。這樣，T1將220V交流市電電壓降到合適的低電壓。電路中的電源變壓器T1只有一組二次繞組，所以T1輸出一個(gè)交流電壓，這一電壓直接加到整流二極管VD1上。如圖3-4所示。</p><p>　　(2)電路中的電源變壓器有幾組二次繞組，關(guān)系到這一電路能輸出幾組交流低電壓，也關(guān)系到對(duì)電源電路工作原理的進(jìn)一步分析（分析整流電路等）。上面的電源變壓器降

53、壓電路中T1只有二次繞組，所以是最簡(jiǎn)單的電源變壓器降壓電路。其輸出波形如圖3-5所示。</p><p>　　圖4.4 電源變壓器降壓電路</p><p>　　圖3.5 變壓后的波形</p><p><b>　　4.4 整流電路</b></p><p>　　整流電路的任務(wù)是將交流電變換成直流電。完成這一任務(wù)主要是靠二極管

54、的單向?qū)щ娮饔?，因此二極管是構(gòu)成整流電路的關(guān)鍵元件。在小功率（1KW以下）整流電路中，常見的幾種整流電路有單相半波、全波、橋式和倍壓整流電路。本文主要研究單相橋式整流電路。以下分析整流電路時(shí)，二極管用理想模型來處理，即正向?qū)娮铻榱悖聪螂娮铻闊o窮大。</p><p><b>　　(1)工作原理</b></p><p>　　電路如圖3-4所示，圖中R1是要求直流供電

55、的負(fù)載電阻，四只整流二極管D1-D4接成電橋的形式，故有橋式整流電路之稱。通過負(fù)載R1的電流i1以及電壓vl的波形如圖3-6所示。顯然它們都是單方向的全波脈動(dòng)波形。</p><p>　　圖3-6 輸入輸出仿真波形圖</p><p>　　(2)負(fù)載上的直流電壓VL和直流電流IL的計(jì)算</p><p>　　用傅立葉級(jí)數(shù)對(duì)圖3.7中vL的波形進(jìn)行分解后可得</p&g

56、t;<p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中恒定分量即為負(fù)載電壓的平均值，因此有</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　直流電流為 （3-4）</p><p>　　由式

57、(3-2)看出，最低次諧波分量的幅值為，角頻率為電源頻率的兩倍，即2w。其他交流分量的角頻率為4w、6w…偶次諧波分量。這些諧波分量總稱為紋波，它疊加于直流分量上。常用紋波系數(shù)Kr來表示直流輸出電壓中相對(duì)紋波電壓的大小，即</p><p><b>　　（3-5）</b></p><p>　　(3)整流元件參數(shù)的計(jì)算</p><p>　　在橋式整

58、流電路中，二極管是兩兩輪流導(dǎo)通的，所以流經(jīng)每個(gè)二極管的平均電流為</p><p><b>　　(3-7)</b></p><p>　　一般電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍為±10%.實(shí)際上選用的二極管的最大整流電流IDM和最高反向電壓VRM應(yīng)留有大于10%的余量。</p><p>　　橋式整流電路的特點(diǎn)是輸出電壓高，紋波電壓較小，管子所承受的最大反向

59、電壓較低，同時(shí)因電源變壓器在正、負(fù)半周內(nèi)都有電流供給負(fù)載，電源變壓器得到了充分的利用，效率較高。因此這種電路在半導(dǎo)體整流電路中得到了頗為廣泛的應(yīng)用。</p><p><b>　　4.5 濾波電路</b></p><p>　　濾波電路用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成，如在負(fù)載電阻兩端并聯(lián)電容器C，或在整流電路輸出端與負(fù)載間串聯(lián)電感器L，以及由電容、電感

60、組合而成的各種復(fù)式濾波電路。常用的結(jié)構(gòu)如圖3-7所示。</p><p><b>　?。╝）C形濾波電路</b></p><p>　　（b）倒L形濾波電路</p><p><b>　　(c)∏形濾波電路</b></p><p>　　圖3-7 濾波電路的基本形式</p><p>

61、　　由于電抗元件在電路中有儲(chǔ)能作用，并聯(lián)的電容器C在電源供給的電壓升高時(shí)，能把部分能量存儲(chǔ)起來，而當(dāng)電源電壓降低時(shí)，就把電場(chǎng)能量釋放出來，使負(fù)載電壓比較平滑，即電容C具有平波的作用；與負(fù)載串聯(lián)的電感L，當(dāng)電源供給的電流增加（由電源電壓增加引起）時(shí)，它把能量?jī)?chǔ)存起來，而當(dāng)電流減小時(shí)，又把磁場(chǎng)能量釋放出來，使負(fù)載電流比較平滑，即電感L也有平波作用。</p><p>　　濾波電路的形式很多，為了掌握它的分析規(guī)律，把它分

62、為電容輸入式和電感輸入式。前一種濾波電路多用于小功率電源中，而后一種濾波電路多用于較大功率電源中（而且當(dāng)電流很大時(shí)僅用一電感器與負(fù)載串聯(lián)）。本設(shè)計(jì)重點(diǎn)分析小功率整流電源中應(yīng)用較多的電容濾波電路，然后再簡(jiǎn)要介紹其他形式的濾波電路。</p><p><b>　　(1)電容濾波電路</b></p><p>　　圖3-8所示為單相橋式整流、電容濾波電路。在分析電容濾波時(shí)，要特

63、別注意電容器兩端電壓vc對(duì)整流元件導(dǎo)電的影響，整流元件只有受正向電壓作用時(shí)才導(dǎo)通，否則便截止。</p><p>　　圖3-8 電容濾波電路</p><p>　　總之，電容濾波電路簡(jiǎn)單，負(fù)載直流電壓VL較高，紋波也較小，它的缺點(diǎn)是輸出特性較差，故適用于負(fù)載電壓較高，負(fù)載變動(dòng)不大的場(chǎng)合。濾波后的波形如圖3-9所示。由圖可看出波動(dòng)大小由RC決定，RC越大波動(dòng)越小，RC越小波動(dòng)越大。</p&

64、gt;<p>　　圖3-9 濾波后仿真波形圖</p><p><b>　　4.6 穩(wěn)壓電路</b></p><p>　　(1)穩(wěn)壓電源的質(zhì)量指標(biāo)</p><p>　　穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)分為兩種：一種是特性指標(biāo)，包括允許的輸入電壓、輸出電壓、輸出電流及輸出電壓調(diào)節(jié)范圍等；另一種是質(zhì)量指標(biāo)，用來衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定程度，包括穩(wěn)壓系

65、數(shù)、電壓調(diào)整率、輸出電阻、溫度系數(shù)及紋波電壓等。這些質(zhì)量指標(biāo)的含義，可簡(jiǎn)述如下[10]：</p><p>　　由于輸出直流電壓的Vo隨輸入直流電壓Vi、輸出電流Io和環(huán)境溫度T的變動(dòng)而變動(dòng)，即輸出電壓Vo=f(Vi,IO,T),因而輸出電壓變化量的一般式可表示為</p><p><b>　　(3-13)</b></p><p>　　式中的三個(gè)系

66、數(shù)分別定義如下：</p><p><b>　　1)輸入調(diào)整函數(shù)</b></p><p><b>　　(3-14)</b></p><p>　　KV反映了輸入電壓波動(dòng)對(duì)輸出電壓的影響，實(shí)用上常用輸入電壓變化時(shí)引起輸出電壓的相對(duì)變化來表示，稱為電壓調(diào)整率。</p><p><b>　　2)輸出

67、電阻</b></p><p>　　RO反映負(fù)載電流IO變化對(duì)VO的影響。有時(shí)也用電流調(diào)整率來表示。</p><p><b>　　3)溫度系數(shù)</b></p><p>　　溫度系數(shù)愈小，輸出電壓愈穩(wěn)定，它們的具體數(shù)值與電路形式和電路參數(shù)有關(guān)。</p><p><b>　　4)紋波抑制比</b&g

68、t;</p><p>　　紋波電壓是指穩(wěn)壓電路輸出端交流分量的有效值，它表示輸出電壓的微小波動(dòng)。常用紋波抑制比RR表示：</p><p><b>　　(3-15)</b></p><p>　　式中VIP-P和VOP-P分別表示輸入紋波電壓峰-峰值和輸出紋波電壓的峰-峰值。</p><p>　　(2)串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路&l

69、t;/p><p>　　1)電路組成和穩(wěn)壓原理</p><p>　　圖3-10是串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的一般結(jié)構(gòu)圖，圖中V1是整流濾波電路的輸出電壓，Q1為調(diào)整管，A為比較放大電路，VREF為基準(zhǔn)電壓，它由穩(wěn)壓管D1與限流電阻R串聯(lián)所構(gòu)成的簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電路獲得，R2、R3和R5組成反饋網(wǎng)絡(luò)，是用來反映輸出電壓表華的取樣環(huán)節(jié)。</p><p>　　圖3-10 串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路結(jié)構(gòu)

70、圖</p><p>　　這種穩(wěn)壓電路的主回路是起調(diào)整作用的BJT與負(fù)載串聯(lián)，故稱為串聯(lián)式穩(wěn)壓電路。輸出電壓的變化量由反饋網(wǎng)絡(luò)取樣經(jīng)比較放大電路放大后去控制調(diào)整管T的CE極間電壓降，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。</p><p>　　從反饋放大電路的角度來看，這種電路屬于電壓串聯(lián)反饋電路調(diào)整管T連接成電壓跟隨器。。調(diào)整管T的調(diào)整作用時(shí)依靠VF和VREF之間的偏差來實(shí)現(xiàn)的，必須有偏差才能調(diào)整。所

71、以V0不可能達(dá)到絕對(duì)穩(wěn)定，只能是基本穩(wěn)定。所以圖3.10所示系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)有差自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)。</p><p>　　2)輸出電壓及調(diào)節(jié)范圍</p><p>　　基準(zhǔn)電壓VREF、調(diào)整管T和A組成同相放大電路，輸出電壓</p><p><b>　　(3-16)</b></p><p>　　輸出電壓V0與基準(zhǔn)電壓VREF近似成

72、正比，反饋系數(shù)FV成正比。當(dāng)VREF及FV一定時(shí)，V0也就確定了，因此它是設(shè)計(jì)穩(wěn)壓電路的基本關(guān)系式。</p><p>　　輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍：</p><p>　　R3動(dòng)端在最上端時(shí)，輸出電壓最小</p><p><b>　　(3-17)</b></p><p>　　R3動(dòng)端在最下端時(shí)，輸出電壓最大</p>

73、<p><b>　　(3-18)</b></p><p>　　(3)三端集成穩(wěn)壓器</p><p>　　目前，電子設(shè)備中常使用輸出電壓固定的集成穩(wěn)壓器。由于它只有輸入、輸出和公共引出端，故稱之為三端穩(wěn)壓器。其由啟動(dòng)電路、基準(zhǔn)電壓電路、取樣比較放大電路和調(diào)整電路組成。如果在外圍添加可變電阻則可改變其穩(wěn)壓值。其電路</p><p>　　

74、圖3-11 電壓可調(diào)三端集成穩(wěn)壓器</p><p>　　圖3-12 穩(wěn)壓后仿真波形圖</p><p>　　4.7 電源總體設(shè)計(jì)</p><p>　　將前述四種電路連接起來便得到直流穩(wěn)壓電源，其輸出電壓可由穩(wěn)壓電路調(diào)節(jié)。根據(jù)本設(shè)計(jì)要求將輸出電壓設(shè)計(jì)為5V。得到如圖3-13所示電路圖，其輸出波形圖如3-14所示。在上述4種電路連接好的情況下還應(yīng)該在交流市電端加保險(xiǎn)絲，

75、以確保不會(huì)因?yàn)槎搪穼?duì)電路造成的危害。</p><p>　　圖3-13 5V直流穩(wěn)壓電源電路圖</p><p>　　圖3-14 5V直流穩(wěn)壓電源總輸出波形</p><p>　　4.7.1 時(shí)間控制的設(shè)計(jì)</p><p>　　555定時(shí)器是一種集模擬、數(shù)字于一體的中規(guī)模集成電路，其應(yīng)用極為廣泛。它不僅用于信號(hào)的產(chǎn)生和交換，還常用于控制與監(jiān)測(cè)電路中

76、。</p><p>　　定時(shí)器有雙極型和CMOS兩種類型產(chǎn)品，它們的結(jié)構(gòu)及工作原理基本相同，沒有本質(zhì)區(qū)別。一般說來，雙極型定時(shí)器的驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，電源電壓范圍為5～16V，最大負(fù)載電流可達(dá)200mA.而CMOS定時(shí)器的電源電壓范圍為3～18V，最大負(fù)載電流在4mA以下，它具有功耗低、輸入阻抗高等特點(diǎn)。</p><p>　　4.7.2 555定時(shí)器</p><p><

77、;b>　　(1)電路結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　555定時(shí)器的內(nèi)部電路由分壓器、電壓比較器C1和C2、簡(jiǎn)單SR鎖存器、放電三極管T以及緩沖器G組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖3-15所示。</p><p>　　圖3-15 555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)</p><p>　　三個(gè)5K的電阻串聯(lián)組成分壓器，為比較器C1、C5提供參考電壓。當(dāng)控制電壓端（5）懸空時(shí)，

78、比較器C1和C5的基準(zhǔn)電壓分別為2/3Vcc和1/3Vcc。</p><p>　　V11是比較器C1的信號(hào)輸入端，稱為閾值輸入端；V12是比較器C2的信號(hào)輸入端，稱為觸發(fā)輸入端。如果控制電壓端（5）外接電壓VIC，則比較器C1、C2的基準(zhǔn)電壓就變?yōu)閂IC和VIC/2。比較器C1和C2的輸出控制SR鎖存器和放電三極管T的狀態(tài)。</p><p>　　放電三極管T為外接電路提供放電通路，在使用定

79、時(shí)器時(shí)，該三接管集電極（7）一般都要外接上拉電阻。</p><p>　　RD為直接復(fù)位輸入端，當(dāng)RD為低電平時(shí)，不管其他輸入端的狀態(tài)如何，輸出端VO即為低電平。</p><p>　　當(dāng)V11>2VCC/3,V12>VCC/3時(shí)，比較器C1輸出低電平，比較器C2輸出高電平，簡(jiǎn)單SR鎖存器Q端置0，放電三極管T導(dǎo)通，輸出端VO為低電平。</p><p>　　

80、當(dāng)V11<2VCC/3,V12<VCC/3時(shí)，比較器C1輸出高電平，比較器C2輸出低電平，簡(jiǎn)單SR鎖存器Q端置1，放電三極管T截止，輸出端VO為高電平。</p><p>　　當(dāng)V11<2VCC/3,V12>VCC/3時(shí)，簡(jiǎn)單SR鎖存器R=1,S=1，鎖存器狀態(tài)不變，電路保持原狀態(tài)不變[9]。</p><p><b>　　(2)電路功能</b>&

81、lt;/p><p>　　綜上所述分析，可得555定時(shí)器功能表，如表3-1所示。</p><p>　　(3)用555定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器</p><p>　　用555定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器如圖3-16所示。沒有觸發(fā)信號(hào)時(shí)VI（2）處于高電平，如果接通電源后Q=0，T導(dǎo)通，電容通過放電三極管T放電，使Vc=0，Vo保持低電平不變。如果接通電源后Q=1，放電三極管T就會(huì)

82、截止，電源通過電阻R1向電容C2充電，當(dāng)Vc上升到某值時(shí)，由于R=0,S=1,鎖存器置0，Vo為低電平。此時(shí)放電三極管T導(dǎo)通，電容C放電，Vo保持低電平不變。因此，電路通電后在沒有觸發(fā)信號(hào)時(shí)，電路只有一種穩(wěn)定狀態(tài)Vo=0。如圖3-17波形圖所示。</p><p>　　若觸發(fā)輸入端施加觸發(fā)信號(hào)為低電平，電路的輸出狀態(tài)由低電平跳為高電平，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，放電三極管T截止。此后電容C2充電，當(dāng)C2充電至Vc=2VCC/

83、3，電路的輸出電壓Vo由高電平翻轉(zhuǎn)為低電平，同時(shí)T導(dǎo)通，于是電容C放電，電路返回到穩(wěn)定狀態(tài)。如果忽略T的飽和壓降，則。</p><p>　　因此可用改電路作為定時(shí)器產(chǎn)生電路，定時(shí)時(shí)間通過R1和C2來設(shè)置，這種電路產(chǎn)生的脈沖寬度可從幾個(gè)微秒到數(shù)分鐘，精度可達(dá)0.1%。</p><p>　　圖3-16 555定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器</p><p>　　圖3-17 55

84、5定時(shí)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出波形</p><p>　　圖3-20 占空比可調(diào)多諧振蕩電路</p><p>　　圖3-21 占空比可調(diào)多諧振蕩輸出波形</p><p>　　說明：圖3-21中滑動(dòng)變阻器阻值為10K，滑動(dòng)點(diǎn)設(shè)為中點(diǎn)，那么RA=7K，RB=7K，按式(3-22)和(3-23)計(jì)算得Tpl=Tph=49ms。但是通過pspice仿真后得到的波形圖看Tpl=Tph

85、=63ms。發(fā)現(xiàn)其系數(shù)是0.9，與公式中的0.7不符。而圖3-19中得出的結(jié)論與公式中的0.7相符。</p><p>　　該電路可作為脈沖產(chǎn)生電路，可以脈沖驅(qū)動(dòng)的方式驅(qū)動(dòng)LED，頻率由式（3-24）算得。同時(shí)也可以做為定時(shí)電路，定時(shí)時(shí)間可由式（3-23）算得。</p><p>　　4.8 總體電路設(shè)計(jì)</p><p>　　將上述各設(shè)計(jì)連接好后便得到本次設(shè)計(jì)所需要的電

86、路圖，初步設(shè)定該電路定時(shí)時(shí)間為11S，LED發(fā)光頻率為1kHz，電源電壓為5V。該電路可用于很多簡(jiǎn)單的控制電路，在工業(yè)，醫(yī)藥，農(nóng)業(yè)以及照明系統(tǒng)中也廣泛應(yīng)用，因?yàn)橐粔K555芯片的造價(jià)很便宜，而且集成度也較高。因此，本次設(shè)計(jì)是個(gè)小型的但很實(shí)用的系統(tǒng)。完成后的系統(tǒng)電路圖及PCB圖如3-22和3-23</p><p>　　圖3-22 總體設(shè)計(jì)電路圖</p><p><b>　　4.9軟件

87、設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本系統(tǒng)的單片機(jī)控制電路如圖3-7所示。控制電路是由環(huán)境檢測(cè)，單片機(jī)和驅(qū)動(dòng)電路三部分組成，工作原理是由檢測(cè)部分檢測(cè)外部環(huán)境光線的強(qiáng)弱反饋回給單片機(jī)去控制P0</p><p>　　和P1口的電平，P0和P1口為底電平時(shí)燈具不亮，高電平時(shí)燈具亮并且輸出5V的電壓，并通過三極管基極電流流去限定集電極的電流，實(shí)現(xiàn)了對(duì)連接在集電極上的LED燈的限流作用。&

88、lt;/p><p>　　智能LED燈具的軟件設(shè)計(jì)流程圖，如圖3-8所示，程序開始首先初始化，然后檢測(cè)環(huán)境檢測(cè)電路的狀態(tài)，如表1所示，微機(jī)根據(jù)檢測(cè)到P1.0和P1.1標(biāo)志位燈的亮度而實(shí)現(xiàn)燈具的智能化，其中P1.0和P1.1高電平時(shí)表示黑天，為零時(shí)表示白天。不同的狀態(tài)作出不同的動(dòng)作，從而根據(jù)環(huán)境的光線亮度來控制LED燈的亮度而實(shí)現(xiàn)了燈具的智能化。</p><p>　　如圖3-7 LED照明燈控制

89、電路</p><p>　　如圖3-8智能LED燈具的軟件設(shè)計(jì)流程圖</p><p><b>　　第5章 安裝調(diào)試</b></p><p>　　5.1開關(guān)電源的安裝與調(diào)試 </p><p>　　本設(shè)計(jì)中開關(guān)電源的安裝調(diào)試非常重要，由于電路涉及到自繞電感線圈和高頻變壓器，所以調(diào)試的難度較大。</p><

90、;p>　　開關(guān)電源電路的參數(shù)選擇非常關(guān)鍵，這主要應(yīng)注意電路元件功率的匹配、前級(jí)濾波器電感的電量感和高頻變壓器線圈的前后級(jí)匝數(shù)比。由于前級(jí)交流輸入經(jīng)過整流濾波后的電壓、電流很大，所以前級(jí)各元件的額定功率要選擇適當(dāng)。元器件布局實(shí)踐證明，即使電路原理圖設(shè)計(jì)正確，印制電路板設(shè)計(jì)不當(dāng)，也會(huì)對(duì)電子設(shè)備的可靠性產(chǎn)生不利影響。例如，如果印制板兩條細(xì)平行線靠得很近，則會(huì)形成信號(hào)波形的延遲，在傳輸線的終端形成反射噪聲；由于電源、地線的考慮不周到而引起

91、的干擾，會(huì)使產(chǎn)品的性能下降，因此，在設(shè)計(jì)印制電路板的時(shí)候，應(yīng)注意采用正確的方法。</p><p>　　輸入回路通過一個(gè)近似直流的電流對(duì)輸入電容充電，濾波電容主要起到一個(gè)寬帶儲(chǔ)能作用，類似地，輸出濾波電容也用來儲(chǔ)存來自輸出整流器的高頻能量，同時(shí)消除輸出負(fù)載回路的交流能量。所以，輸入和輸出濾波電容的接線端十分重要，輸入及輸出電流回路應(yīng)分別只從濾波電容的接線端連接到電源；如果在輸入輸出回路和電源開關(guān)整流回路之間的連接無

92、法與電容的接線端直接相連，交流能量將由輸入或輸出濾波電容輻射到環(huán)境中去。電源開關(guān)交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形電流，這些電流中諧波成分很高，其頻率遠(yuǎn)大于開關(guān)基頻，峰值幅度可高達(dá)持續(xù)輸入輸出直流電流幅度的5倍，過渡時(shí)間通常約為50ns。這兩個(gè)回路最容易產(chǎn)生電磁干擾，因此必須在電源中其它印制線布線之前先布好這些交流回路，每個(gè)回路的三種主要的元件濾波電容、電源開關(guān)或整流器、電感或變壓器應(yīng)彼此相鄰地進(jìn)行放置，調(diào)整元件位置使它們之間的電流

93、路徑盡可能短。</p><p>　　用萬用表檢查電路時(shí)要注意表針要輕觸元件引腳，以免造成電路短路燒壞電路板。我在調(diào)試過程中，前期調(diào)試過程中開關(guān)電源輸出功率足夠大，但在輸出端的正負(fù)曾經(jīng)有過瞬間短路之后，再調(diào)試時(shí)，電源空載時(shí)電壓輸出正常，但一旦接上LED燈具，電源輸出電壓立即下降，電流輸出很小。用示波器測(cè)得控制芯片的輸出端占空比很小，從理論上分析，我判斷是控制芯片被損壞，使電源的輸出功率下降，之后換了一個(gè)新的芯片，電

94、源的輸出功率一樣很低，可能是其它元件燒壞而影響電源的輸出功率而使反饋電路輸出占空比小。電感在開關(guān)電源的輸出端起隔交流過直流從而起到濾波作用，起作用的原因是在線圈中通過交流電流時(shí)，其周圍將呈現(xiàn)出隨時(shí)間而變化的磁力線，磁力線在線圈兩端會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，感應(yīng)電勢(shì)就要產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁力線總量要力圖阻止磁力線的變化的。磁力線變化來源于外加交變電源的變化，故從客觀效果看，電感線圈有阻止交流電路中電流變化的特性。但電感一旦損壞，會(huì)使經(jīng)過

95、它的直流電流急劇下降，使反饋到控制芯片的電流很小，使它的輸出占空比很小，從這些理論上分析，可能是電感燒壞，換了一個(gè)電感之后，電源輸出功率正常，開關(guān)電源調(diào)試成功。</p><p>　　5.2 LED燈具和控制部分的安裝與調(diào)試</p><p>　　LED燈的電路比較簡(jiǎn)單，安裝調(diào)試難度不大。白光LED 光照方向性比較強(qiáng)，并且單管的功率很小，通常只有幾十毫瓦，做為照明用光源，要求在有照明區(qū)域內(nèi)具有

96、一定強(qiáng)度且較為均勻的光照量。所以，在安裝時(shí)必須采用LED 矩陣的形式，加大其發(fā)光亮度和發(fā)光面積，改善光照均勻性，選擇適當(dāng)?shù)膴A角來對(duì)白光LED單管進(jìn)行排布，使其照度在180°范圍內(nèi)較為均勻的分布。</p><p>　　在調(diào)試時(shí)直接用實(shí)驗(yàn)室的穩(wěn)壓直流電源為L(zhǎng)ED燈具和控制部分供電，這樣可以防止開關(guān)電源出問題而影響LED燈具和控制部分的調(diào)試。在調(diào)試過程中，通電之后，LED燈不亮，拆開AT89C51后，各個(gè)支路

97、續(xù)一加上5V電壓時(shí)，LED燈亮，證明后半部分電路沒存在問題，是AT89C51或者它的外圍電路存在問題，用萬能表測(cè)AT89C51芯片的18和19腳，它們電壓均是2.2V， AT89C51芯片的內(nèi)部振蕩電路不能振蕩。詳細(xì)檢查振蕩電路后發(fā)現(xiàn)是晶振的的一個(gè)腳同19腳之間的銅線斷開而造成它們不導(dǎo)通。把它們連接好后LED燈具和控制部分工作正常，LED燈具和控制部分調(diào)試成功,從而整個(gè)設(shè)計(jì)調(diào)試成功。</p><p><b&

98、gt;　　結(jié) 語</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程問題的能力，同時(shí)也提高了我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，能是我的能力得到鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富并

99、且意志品質(zhì)力，抵抗壓力及耐力也得到了不同程度的提高，這是我們都希望看到的也正是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的所在。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。各種系統(tǒng)的適用條件，各種設(shè)備的選用標(biāo)準(zhǔn)，各種管道的安裝方式，這都是隨著設(shè)計(jì)的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會(huì)運(yùn)用。</p><p>　　本文詳細(xì)介紹了LED時(shí)間控制電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。從LED的驅(qū)動(dòng)方式、電源的設(shè)計(jì)及555時(shí)

100、基電路的設(shè)計(jì)都做了較為詳細(xì)地分析和設(shè)計(jì)。</p><p>　　系統(tǒng)的電源部分包括：變壓電路、整流電路、濾波電路及穩(wěn)壓電路。該部分主要為各芯片以及LED提供能源，使其能正常工作。</p><p>　　系統(tǒng)的時(shí)間控制部分包括：由555定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路和多諧振蕩電路。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路主要是起定時(shí)的作用，控制LED發(fā)光的時(shí)間。多諧振蕩電路主要提供LED發(fā)光的工作頻率，使其能更好的工作。&l

101、t;/p><p>　　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)電路相對(duì)簡(jiǎn)單，所具有的功能也相對(duì)單一。但是對(duì)一些簡(jiǎn)單實(shí)用的家用電器控制方面還是實(shí)用的，因?yàn)槠涫褂迷骷伲靸r(jià)低，可廣泛使用。</p><p>　　盡管本論文對(duì)LED驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)已能實(shí)現(xiàn)基本的定時(shí)功能，并且也實(shí)現(xiàn)了LED驅(qū)動(dòng)頻率可調(diào)的要求，但由于作者水平和時(shí)間有限，離一個(gè)完全使用的，能夠完全符合市場(chǎng)需求的LED驅(qū)動(dòng)電路還有一定的差距。尤其在實(shí)際輸出波形與理論上

102、有差距方面還有大量工作需要完成。希望能與各位老師和同學(xué)交流、探討，不斷提高自己分析和解決問題的能力。</p><p>　　順利如期的完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識(shí)的同時(shí)也對(duì)本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心，雖然我采用了一個(gè)簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路，他們有著很多地方存在著不足，在這個(gè)能源緊缺節(jié)能被高度重視的社會(huì)中，這無疑是很讓我感到遺憾的，不足和遺憾不會(huì)給我打擊只會(huì)更好的策我前行。</p><

103、p><b>　　第6章 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 彭萬華. 我國超高亮度及白光LED產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].激光與紅外，2005，35（4）： 223-22 7</p><p>　　[2] 周志毅，周紀(jì)海，紀(jì)愛華.LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M]. 北京：人民郵電出版社，2006</p><p>　　[3] 薛永毅，王淑

104、英，何希才. 新型電源電路應(yīng)用實(shí)例[M].北京：電子工業(yè)出版社，2001 </p><p>　　[4] 周志敏，周紀(jì)海，開關(guān)電源實(shí)用技術(shù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M]. 北京：人民郵電出版社，2004 </p><p>　　[5] 吳曉．電源濾波器原理及應(yīng)用[J]．電子質(zhì)量，2005，28(10): 71-73 </p><p>　　[6] 劉宏，張曉晶。高亮度白光LED直流照明

105、燈的研究[J]. 節(jié)能和環(huán)保，2007，20(8):05-07 </p><p>　　[7] 程江華，謝劍斌，丁文霞.白光LED電源驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子技術(shù)，2005，16(8):51-54</p><p>　　[8] 江太輝，石秀芳．單片機(jī)原理與應(yīng)用 [M] ．廣州：華南理工大學(xué)出版社，2002</p><p>　　[9] App.Note: Cont

106、rast Enhancement Techniques for LED Displas.AgilentTechnologies, inc., 1999</p><p>　　[10]崔元日,潘蘇予.第四代照明光源一一白光LED燈與照明.2004,(28)</p><p>　　[11]陳哲艮.關(guān)于發(fā)光二極管和半導(dǎo)體照明的探討,能源工程,2004;1~2</p><p

107、>　　[12]陸智忠.LED在照明工程中的應(yīng)用及安裝應(yīng)注意的事項(xiàng)，福建建設(shè)科技,</p><p>　　2007,(3),59~60</p><p>　　[13]王聲學(xué),吳廣寧,蔣偉,邊珊珊,李生林。LED原理及其照明應(yīng)用，燈與照</p><p>　　2006,(30):32~35</p><p>　　[14]李金伴,李捷輝,李捷明.開關(guān)

108、電源技術(shù)，北京化學(xué)工業(yè)出版社 2006</p><p>　　[15]何希才.新型開關(guān)電源設(shè)計(jì)與應(yīng)用 北京科技技術(shù)出版社 2001</p><p><b>　　第7章 致 謝</b></p><p>　　經(jīng)過2個(gè)多月的忙碌和工作， 本次畢業(yè)論文已經(jīng)順利完成，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有xx老師的

109、督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們支持，完成論文是很難的。</p><p>　　本文是在cc指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)下完成的。承蒙cc老師的親切關(guān)懷和精心指導(dǎo)，雖然有繁忙的工作，但仍抽出時(shí)間給予我學(xué)術(shù)上的指導(dǎo)和幫助，特別是給我提供了良好的壞境，使我從中受益匪淺。cc老師對(duì)學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究方法，敏銳的學(xué)術(shù)洞察力、勤勉的工作作風(fēng)以及勇于創(chuàng)新。勇于開拓的精神是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣。在此，向cc老師致以深深的敬意和由