[發明專利]一種嵌入式實現的智能恒流驅動器及其控制方法

有效

• 申請號: 201210266100.X
• 申請日: 2012-07-30
• 公開（公告）號: CN102769981A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 賀宏錕;王林博;石雷;陽金金
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明屬于智能恒流驅動器方案及其控制方法，主要涉及一種嵌入式實現的智能恒流驅動器及其控制方法。

背景技術

目前，主要的PWM(脈沖寬度調制)開關恒流驅動的控制方法有兩種，分別為電壓型PWM開關恒流控制和電流型PWM開關恒流控制。

PWM開關恒流控制的基本工作原理是：在系統輸入電壓、內部參數以及外接負載發生變化的情況下，恒流控制電路根據采樣的輸出電流信號與基準信號的差值進行閉環反饋調節。由于PWM信號的頻率恒定，故只需調節一個周期內主電路開關器件的導通時間，便可控制輸入向負載傳遞的能量大小，實現系統電流的恒定輸出。

對于電壓型PWM開關恒流驅動控制方法，其典型電路如圖2所示。基本原理為：采樣系統的輸出電流并轉化為電壓Vsen。Vsen通過誤差放大器與基準電壓Vref進行比較放大，得到相應的誤差放大信號Vc(t)。Vc(t)再與鋸齒波信號經過PWM比較器比較后，產生對應占空比的PWM波信號，控制開關器件的通斷時間。當輸出電流變大時，采樣電壓Vsen增大。由于基準電壓Vref不變，故誤差放大器的輸出Vc(t)減小，相應的，PWM比較器輸出的信號占空比也隨之減小。進而，一個周期內開關管導通時間減小,使得系統的輸出電流下降，實現系統電流的恒定輸出。

對于電流型PWM開關恒流驅動，與電壓控制模式不同，電流控制模式的PWM比較器的輸入由電壓控制模式中的鋸齒波信號,換成了電感電流采樣值與斜坡補償信號之和的電壓Vs。比較器的另一端仍然是輸出電壓采樣值與基準電壓的誤差放大值。每個周期開始時，時鐘信號將開關開啟，流過開關和電感的電流增大，當電流增大到Vs超過Vc(t)時，RS觸發器R端置高電位，開關被關斷。如果系統輸出電流變大，則Vsen增大，開關導通時Vs上升速度加快，Vs超過Vc(t)所需要的時間縮短。于是開關管的導通時間Ton被縮短，PWM信號的占空比減小。進而，使得系統的輸出電流下降，實現系統的恒流輸出。

但是，由于以上兩種控制方法中波形發生電路和補償電路多,整個控制電路結構復雜,且功能單一，智能控制以及多機通信等諸多功能無法實現。

而目前的智能恒流控制裝置，其嵌入式芯片并不產生控制開關管通斷的PWM信號，而需要獨立的恒流或穩壓控制芯片來實現系統的恒流輸出功能。其恒流控制方法依然采用傳統的電壓型或電流型開關恒流控制。嵌入式芯片只用來實現裝置的智能控制以及多機通信等拓展功能。從而對嵌入式芯片利用不足，造成資源浪費的同時也使得整個恒流控制電路變得復雜。見專利申請號為201110397478.9的一種智能恒流供電裝置。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種嵌入式芯片實現的智能恒流驅動器及其控制方法，是一種輸入范圍大、效率高、可升級、電路結構簡單、輸出電流可調以及擴展功能豐富的智能恒流控制系統。

技術方案

一種嵌入式芯片實現的智能恒流驅動器，其特征在于包括整流濾波模塊、零點檢測模塊、DC-DC變換模塊、過流保護模塊、MOS管驅動模塊和嵌入式芯片控制模塊；任意波形周期信號的火線L與整流濾波模塊的正交流輸入端AC+相接，任意波形周期信號的零線N與整流濾波模塊的負交流輸入端AC-相接；同時任意波形周期信號的火線接零點檢測模塊的輸入端，零點檢測模塊的輸出端接嵌入式芯片控制模塊的I/O口；整流濾波模塊的輸入濾波電解電容C1的正極為正直流輸出端DC+，C1的負極為負直流輸出端DC-；濾波電容C1的正極同時與開關管Q1的漏極相接，而Q1的源極與續流二極管D的負極和電感L的一端相接，Q1的柵極與MOS管驅動模塊的輸出端相接；電感L的另一端接輸出濾波電解電容C2的正極和過流保護模塊的輸入端；開關管Q1、續流二極管D和電感L共同構成BUCK型DC-DC變換模塊；過流保護模塊的輸出端與負載LED陣列的正極相接，LED陣列的負極接比較器0的反向輸入端、比較器1的反向輸入端和輸出電流采樣電阻Rs的一端；Rs的另一端與電容C2的負極、續流二極管D的正極、電容C1的負極和整流橋的負直流輸出端DC-相接；比較器0的正向輸入端接基準電壓V_ref0，輸出端接嵌入式芯片的I/O口P1.2；比較器1的正向輸入端接基準電壓V_ref1，輸出端接嵌入式芯片的I/O口P1.1。嵌入式芯片控制模塊的串口管腳COM與上位機和遠程控制計算機相接。同時，MOS管驅動電路的輸入端、矩陣鍵盤和數碼管分別接嵌入式芯片其它的I/O口管腳。