一種新型智能高精度led驅(qū)動電源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型智能高精度LED驅(qū)動電源，其包括：交流輸入整流濾波單元、反激式DC/DC電源變換單元、二次整流單元、ZIGEBEE調(diào)光單元、MAX16822恒流單元、電壓采樣單元、電流霍爾采樣單元、MSP430F149單片機單元以及附屬溫度采樣模塊、液晶顯示模塊、鍵盤輸入模塊GSM無線通信模塊、單片機的輔助電源模塊、I/O擴展模塊、晶振模塊、輔助保護電路。其優(yōu)點是：電路結(jié)構(gòu)新穎，電源效率高，采用MAX16822恒流芯片使得輸出電流精度更高，數(shù)字化智能化程度高，MSP430F149單片機完全參與輸出電流電壓的閉環(huán)控制，人機交互性強，變壓器采用超微晶磁芯體積小。
【專利說明】—種新型智能高精度LED驅(qū)動電源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及了一種照明用LED驅(qū)動電源，屬于電子【技術(shù)領(lǐng)域】尤其是高頻開關(guān)電源領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著照明技術(shù)的發(fā)展，LED照明技術(shù)由于其節(jié)能環(huán)保以及壽命長的優(yōu)點，已經(jīng)在生產(chǎn)生活中得到了較為廣泛的應(yīng)用。
[0003]LED是將電信號轉(zhuǎn)化為光信號的半導(dǎo)體發(fā)光器件。它具有正向?qū)?，反向截止及超壓擊穿特性。LED燈應(yīng)根據(jù)用途選擇亮度確定驅(qū)動LED電源的功率驅(qū)動方式等，驅(qū)動電源的應(yīng)滿足節(jié)能，綠色經(jīng)濟，高效的要求。節(jié)能體現(xiàn)在驅(qū)動電源的功耗低；綠色經(jīng)濟體現(xiàn)在驅(qū)動電路要有較聞的功率因數(shù)；聞效體現(xiàn)在開關(guān)電源的轉(zhuǎn)換效率聞。
[0004]數(shù)控LED電源是一個新的發(fā)展方向，將單片機控制技術(shù)應(yīng)用于開關(guān)電源中，實現(xiàn)開關(guān)電源的數(shù)字化、智能化，可以使其功能更加完善?；趩纹瑱C控制技術(shù)的數(shù)字電源，可實現(xiàn)更多功能，如無線遠(yuǎn)程控制、自動調(diào)光、參數(shù)顯示、GSM信息傳輸?shù)取２⑶覕?shù)控電源輸出電壓調(diào)節(jié)范圍寬，調(diào)節(jié)精度高，人際交互性強，是開關(guān)電源未來發(fā)展的一個趨勢之一。一些傳統(tǒng)的做法是(I)單片機只是承擔(dān)智能檢測與智能控制任務(wù)，電源的控制仍是一般開關(guān)電源的控制模式；(2)單片機輸出一個電壓用作電源的基準(zhǔn)電壓，同時還必須有功率開關(guān)的驅(qū)動電路芯片(PWM產(chǎn)生電路)。這兩種做法的缺點是單片機沒有完全參與到驅(qū)動電源輸出電能的反饋控制當(dāng)中去。
[0005]超微晶合金是用非晶合金再經(jīng)過處理后獲得直徑為10?20納米的微晶合金，也稱為納米晶軟磁合金。它具有較高的μ 1、UpBs值，鐵損耗值也低。由于綜合磁性能優(yōu)異，廣泛用在大功率開關(guān)電源中高頻變壓器、扼流鐵心、互感器鐵心、高頻抑制器等，它大有代替目前所有使用貼心材料的趨勢。而且超微晶板很薄，電阻率很高(比硅鋼片、坡莫合金高兩倍)，很適合開關(guān)電源高頻下使用；非晶、超微晶不存在磁晶各向異性、晶界等，不存在長程有序的原子排列，損耗功率小，因此是高頻變壓器的理想材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明主要針對普通單片機控制的大功率LED電源，輸出電流精度低，單片機沒有完全參與到驅(qū)動電源輸出電能的反饋控制當(dāng)中，智能化數(shù)字化程度低，變壓器體積大等缺點，設(shè)計一種輸出電流精度高，單片機完全參與到驅(qū)動電源輸出電能的閉環(huán)反饋控制當(dāng)中，智能化數(shù)字化程度高，變壓器體積小的新型智能高精度LED驅(qū)動電源。
[0007]按照本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，所述一種新型智能高精度LED驅(qū)動電源，主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為反激式開關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，電路包括:交流輸入整流濾波單元、反激式DC/DC電源變換單元、二次整流單元、ZIGEBEE調(diào)光單元、MAX16822恒流單元、電壓采樣單元、電流霍爾采樣單元、MSP430F149單片機單元以及附屬溫度采樣模塊、液晶顯示模塊、鍵盤輸入模塊GSM無線通信模塊、單片機的輔助電源模塊、I/O擴展模塊、晶振模塊、輔助保護電路；220V市電經(jīng)過交流輸入整流濾波單元、反激式DC/DC電源變換單元輸出初步整流后的電流然后經(jīng)過二次整流模塊進行二次整流后，輸送到MAX16822恒流單元進行恒流控制使得輸出的電流精度更高；在二次整流單元與MAX16822恒流單元之間，由電壓采樣單元、電流霍爾采樣單元分別對電壓和電流采樣，其中電壓采樣單元由分壓網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，電流霍爾采樣單元由霍爾電流傳感器構(gòu)成；MSP430F149單片機單元負(fù)責(zé)對采集到的電壓、電流信號進行處理，然后調(diào)整PWM占空比，并將調(diào)整后的PWM信號通過隔離電路發(fā)送到MOSFET開關(guān)管進而控制反激式DC/DC電源變換單元的導(dǎo)通與關(guān)斷；MSP430F149單片機單元還負(fù)責(zé)對采集到到的電壓、電流信號進行判斷是否超過安全范圍，如果超過則發(fā)出報警；MSP430F149單片機單元附屬的溫度采樣模塊負(fù)責(zé)對系統(tǒng)溫度進行采樣；MSP430F149單片機單元附屬的液晶顯示模塊負(fù)責(zé)對系統(tǒng)采集到的電壓、電流、溫度信號的數(shù)值進行顯示；MSP430F149單片機單元附屬的GSM模塊負(fù)責(zé)將MSP430F149單片機單元對電壓、電流、溫度的報警信息發(fā)送到監(jiān)控終端；MSP430F149單片機單元附屬的鍵盤輸入模塊用于向單片機輸入相關(guān)參數(shù)值。
[0008]所述ZIGEBEE調(diào)光單元，有兩種工作模式，一是通過外部遙控模塊對ZIGBEE調(diào)光單元發(fā)送到MAX16822恒流單元的PWM調(diào)光信號進行占空比的控制；二是通過自動感光模塊通過光線的變化轉(zhuǎn)化成電位的變化輸送到ZIGBEE調(diào)光單元，進而改變ZIGBEE調(diào)光單元發(fā)送到MAX16822恒流單元的PWM調(diào)光信號的占空比，實現(xiàn)自動調(diào)光。
[0009]所述單片機模塊采用MSP430F149是一種超低功耗的混合信號處理器，具有超低電壓、超低功耗、強大的處理能力、系統(tǒng)工作穩(wěn)定、豐富的片內(nèi)外設(shè)。
[0010]所述反激式DC/DC電源變換單元，其變壓器磁芯材料采用超微晶材料，使得所設(shè)計的變壓器電能轉(zhuǎn)換效率高，且變壓器體積小。
[0011]所述MAX16822恒流單元采用MAX16822芯片主要實現(xiàn)兩個功能，一個是利用MAX16822芯片的恒流功能使得輸出電流的精度進一步提高；另外一個功能是利用MAX16822的PWM輸入端口，接受由ZIGEBEE調(diào)光單元輸入的PWM調(diào)光信號。
[0012]所述電壓采樣單元采用分壓網(wǎng)絡(luò)進行輸出電壓信號的采樣并將采樣到的信號輸送到MSP430F149A/D端口 ；所述電流霍爾采樣單元利用霍爾電流傳感器進行電流信號的采樣，并將采樣到的信號輸送到MSP430F149A/D端口。
[0013]所述一種新型智能高精度LED驅(qū)動電源，其特征在于，所述MSP430F149單片機單元接收電壓采樣單元和電流霍爾采樣單元采樣的電位信號，調(diào)整輸入到開關(guān)管的PWM信號的占空比，MSP430F149單片機完全參與到驅(qū)動電源輸出電流電壓的反饋控制當(dāng)中進而實現(xiàn)恒流穩(wěn)壓的控制。
[0014]所述MSP430F149單片機單元附屬的液晶顯示模塊負(fù)責(zé)對系統(tǒng)采集到的電壓、電流、溫度信號的數(shù)值進行顯示。
[0015]所述MSP430F149單片機單元附屬的GSM模塊負(fù)責(zé)將MSP430F149單片機單元對電壓、電流、溫度的報警信息發(fā)送到監(jiān)控終端。
[0016]所述電路中還包含電磁干擾抑制電路，抑制電網(wǎng)中的電磁干擾向電源輸入，同時抑制電源中產(chǎn)生的電磁干擾向電網(wǎng)中回饋。
[0017]所述LED電源有兩路輸出，可以分別為兩路15WLED燈供電。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:
[0019]I)所述一種新型智能高精度LED驅(qū)動電源，所采用的MAX16822芯片及其輔助電路使得輸出電流精度高，并且MAX16822可以接受由ZIGEBEE調(diào)光單元發(fā)出的調(diào)光PWM信號，進而改變輸出電流大小達到調(diào)光目的。
[0020]2)所述一種新型智能高精度LED驅(qū)動電源，所采用的MSP430F149完全參與到驅(qū)動電源輸出電能的閉環(huán)反饋控制當(dāng)中，數(shù)字化程度高。
[0021]3)所述一種新型智能高精度LED驅(qū)動電源，智能化程度高，所采用主控芯片為MSP430F149低功耗混合信號處理器，具有超低壓、超低功耗、以及強大的處理能力。利用MS9430F149上述特點，所設(shè)計的LED電源輔助功能完善，包括:自動感光調(diào)光，無線遙控調(diào)光，溫度采樣，電壓、電流采樣，參數(shù)顯示、參數(shù)鍵盤輸入設(shè)定，以及GSM異常信息發(fā)送功能。
[0022]4)所述一種新型智能高精度LED驅(qū)動電源，所采用反激式DC/DC電源變換單元的變壓器磁芯采用超微晶磁芯進行設(shè)計，使得變壓器相比采用傳統(tǒng)材料磁芯的變壓器的體積大大縮小。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為LED電路整體結(jié)構(gòu)框圖。
[0024]圖2為LED主電路圖。
[0025]圖3為主控芯片MSP430F149最小系統(tǒng)圖。
[0026]圖4為單片機輸出PWM驅(qū)動隔離電路圖。
[0027]圖5為ZIGBEE最小系統(tǒng)圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0029]如圖1所示，本發(fā)明所述電路包括:交流輸入整流濾波單元、反激式DC/DC電源變換單元、二次整流單元、ZIGEBEE調(diào)光單元、MAX16822恒流單元、電壓采樣單元、電流霍爾采樣單元、MSP430F149單片機單元以及附屬溫度采樣模塊、液晶顯示模塊、鍵盤輸入模塊GSM無線通信模塊、單片機的輔助電源模塊、I/O擴展模塊、晶振模塊、輔助保護電路；220V市電經(jīng)過交流輸入整流濾波單元、反激式DC/DC電源變換單元輸出初步整流后的電流然后經(jīng)過二次整流模塊進行二次整流后，輸送到MAX16822恒流單元進行恒流控制使得輸出的電流精度更高；在二次整流單元與MAX16822恒流單元之間，由電壓采樣單元、電流霍爾采樣單元分別對電壓和電流采樣，其中電壓采樣單元由分壓網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，電流霍爾采樣單元由霍爾電流傳感器構(gòu)成；MSP430F149單片機單元負(fù)責(zé)對采集到的電壓、電流信號進行處理，然后調(diào)整PWM占空比，并將調(diào)整后的PWM信號通過隔離電路發(fā)送到MOSFET開關(guān)管進而控制反激式DC/DC電源變換單元的導(dǎo)通與關(guān)斷；MSP430F149單片機單元還負(fù)責(zé)對采集到到的電壓、電流信號進行判斷是否超過安全范圍，如果超過則發(fā)出報警；MSP430F149單片機單元附屬的溫度采樣模塊負(fù)責(zé)對系統(tǒng)溫度進行采樣；MSP430F149單片機單元附屬的液晶顯示模塊負(fù)責(zé)對系統(tǒng)采集到的電壓、電流、溫度信號的數(shù)值進行顯示；MSP430F149單片機單元附屬的GSM模塊負(fù)責(zé)將MSP430F149單片機單元對電壓、電流、溫度的報警信息發(fā)送到監(jiān)控終端；MSP430F149單片機單兀附屬的鍵盤輸入模塊用于向單片機輸入相關(guān)參數(shù)值。
[0030]如圖2所示，主電路中，165V?265V交流電經(jīng)過熔斷器Fl、熱敏電阻、壓敏電阻RZU CX2、L3、CXl后接入整流橋堆DG1，其中CX2、L3、CXl組成浪涌抑制模塊，然后經(jīng)過濾波電容C7接到C3、R3、D3組成的RCD緩沖吸收電路，然后接到反激式DC/DC單元的原邊繞組，其副邊繞組經(jīng)過Rl、C1、D2、C4、L1、C5、C6組成的電路后接入兩路MAX16822恒流單元，如圖2所示，兩路MAX16822恒流單元電路結(jié)構(gòu)完全相同，每一路輸出電壓:52V，輸出電流:330mA,在恒流輸出單兀之前有R5、R6組成分壓網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)電壓信號的米樣且米樣信號輸送到MSP430F149單片機的P6.0端口，由霍爾電流傳感器ACS754及其附屬元器件C32、C33、R3UR32構(gòu)成，采樣到的電流信號輸送到MSP430的P6.1端口。
[0031]如圖3 所示，P4、P5、P6、P8、P15 分別為 MSP430F149 單片機的 Pl 口、P2 口、P3 口、P5 口、P6 口擴展引腳，P9、P10、P11、P12 為 MSP430F149 芯片插座，Cll 和 C12、C15 和 C16、C19和C20分別為MSP430F149單片機的三組濾波電路使得電路工作更加穩(wěn)定，P19為液晶顯示模塊的插座，ASMl117芯片及其附屬元器件P22、key5、C23、C24、C25構(gòu)成一組輔助電源電路為芯片提供3.3V直流電源，key5、key6為從MSP430F149單片機引出的按鍵，R19、LEDO組成一路指示燈電路，P23為溫度采樣模塊18B20的接口，Yl、Y2為MSP430F149單片機的晶振模塊分別為32768HZ和8MHZ。
[0032]如圖4所示，從MSP430F149單片機Pl.2端口輸出的PWM信號經(jīng)過R25、Q2、R21、R22、光耦TLP250、R23、R24組成的PWM隔離驅(qū)動電路放大和隔離后輸出PWM信號到開關(guān)管Ql控制其關(guān)斷。
[0033]如圖5所示，P13、P17構(gòu)成ZIGEBEE調(diào)光單元的ZIGEBEE最小系統(tǒng)的插座，P14、P18為ZIGEBEE最小系統(tǒng)的端子引出線，P21插座的1、2、3、4端子為電源線、串口線、地線的引出線，keyl、C13、R14，key3、C21、R16，key4、C22、R17，分別為三組按鍵電路，D5、R12 組成一組指示燈電路。
【權(quán)利要求】
1.一種新型智能高精度LED驅(qū)動電源，其特征是包括:交流輸入整流濾波單元、反激式DC/DC電源變換單元、二次整流單元、ZIGEBEE調(diào)光單元、MAX16822恒流單元、電壓采樣單元、電流霍爾采樣單元、MSP430F149單片機單元以及附屬溫度采樣模塊、液晶顯示模塊、鍵盤輸入模塊GSM無線通信模塊、單片機的輔助電源模塊、I/O擴展模塊、晶振模塊、輔助保護電路；220V市電經(jīng)過交流輸入整流濾波單元、反激式DC/DC電源變換單元輸出初步整流后的電流然后經(jīng)過二次整流模塊進行二次整流后，輸送到MAX16822恒流單元進行恒流控制使得輸出的電流精度更高；在二次整流單元與MAX16822恒流單元之間，由電壓采樣單元、電流霍爾采樣單元分別對電壓和電流采樣，其中電壓采樣單元由分壓網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，電流霍爾采樣單元由霍爾電流傳感器構(gòu)成；MSP430F149單片機單元負(fù)責(zé)對采集到的電壓、電流信號進行處理，然后調(diào)整PWM占空比，并將調(diào)整后的PWM信號通過隔離電路發(fā)送到MOSFET開關(guān)管進而控制反激式DC/DC電源變換單元的導(dǎo)通與關(guān)斷；MSP430F149單片機單元還負(fù)責(zé)對采集到到的電壓、電流信號進行判斷是否超過安全范圍，如果超過則發(fā)出報警；MSP430F149單片機單元附屬的溫度采樣模塊負(fù)責(zé)對系統(tǒng)溫度進行采樣；MSP430F149單片機單元附屬的液晶顯示模塊負(fù)責(zé)對系統(tǒng)采集到的電壓、電流、溫度信號的數(shù)值進行顯示；MSP430F149單片機單元附屬的GSM模塊負(fù)責(zé)將MSP430F149單片機單元對電壓、電流、溫度的報警信息發(fā)送到監(jiān)控終端；MSP430F149單片機單元附屬的鍵盤輸入模塊用于向單片機輸入相關(guān)參數(shù)值。
2.如權(quán)利要求1所述一種新型智能高精度LED驅(qū)動電源，其特征在于:所述ZIGEBEE調(diào)光單元，有兩種工作模式，一是通過外部遙控模塊對ZIGBEE調(diào)光單元發(fā)送到MAX16822恒流單元的PWM調(diào)光信號進行占空比的控制；二是通過自動感光模塊通過光線的變化轉(zhuǎn)化成電位的變化輸送到ZIGBEE調(diào)光單元，進而改變ZIGBEE調(diào)光單元發(fā)送到MAX16822恒流單元的PWM調(diào)光信號的占空比，實現(xiàn)自動調(diào)光。
3.如權(quán)利要求1所述一種新型智能高精度LED驅(qū)動電源，其特征在于:所述反激式DC/DC電源變換單元，其變壓器磁芯材料采用超微晶材料，使得所設(shè)計的變壓器電能轉(zhuǎn)換效率高，且變壓器體積小。
4.如權(quán)利要求1所述一種新型智能高精度LED驅(qū)動電源，其特征在于:所述MAX16822恒流單元采用MAX16822芯片，主要實現(xiàn)兩個功能，一個是利用MAX16822芯片的恒流功能使得輸出電流的精度得到進一步提高；另外一個功能是利用MAX16822的PWM輸入端口，接受由ZIGEBEE調(diào)光單元輸入的PWM調(diào)光信號。
5.如權(quán)利要求1所述一種新型智能高精度LED驅(qū)動電源，其特征在于:所述電壓采樣單元采用分壓網(wǎng)絡(luò)進行輸出電壓信號的采樣并將采樣到的信號輸送到MSP430F149的A/D端口 ；所述電流霍爾采樣單元利用霍爾電流傳感器進行電流信號的采樣并將采樣到的信號輸送到MSP430F149的A/D端口。
6.如權(quán)利要求1所述一種新型智能高精度LED驅(qū)動電源，其特征在于，所述MSP430F149單片機單元接收電壓采樣單元和電流霍爾采樣單元采樣的電位信號，調(diào)整輸入到開關(guān)管的PWM信號的占空比，MSP430F149單片機完全參與到驅(qū)動電源輸出電流電壓的反饋控制當(dāng)中進而實現(xiàn)恒流穩(wěn)壓的控制。
7.如權(quán)利要求1所述一種新型智能高精度LED驅(qū)動電源，其特征在于，所述MSP430F149單片機單元所附屬的GSM模塊可以將采集到的電流、電壓、溫度信息發(fā)送到監(jiān)控終端。
【文檔編號】H05B37/02GK103442480SQ201310335264
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月2日
【發(fā)明者】沈艷霞, 李帆, 張君繼, 紀(jì)志成, 吳定會, 趙芝璞, 潘庭龍 申請人:江南大學(xué)