基于ZibBee控制的高動(dòng)態(tài)范圍LED模擬調(diào)光裝置設(shè)計(jì)

　　可變降壓電路的輸入使用AC /DC 電源提供的48V 總線，這部分電路根據(jù)后接的LED 顆數(shù)多少和輸出電流大小， 動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)輸出， 使其輸出電壓和LED 燈串電壓的差額保持較小的水平，從而減小大電流下三極管的損耗。這里本文使用NationalSemiconductor 公司的LM5010 降壓芯片來(lái)搭建可變降壓電路，原理圖見圖4:

圖4 使用LM5010 搭建的可變降壓電路

　　LM5010 是一個(gè)恒定導(dǎo)通時(shí)間的Buck 控制芯片。R1 和R2 組成電壓反饋電路，將輸出電壓進(jìn)行分壓后輸入至FB 腳上。每當(dāng)FB 腳上電壓低于2. 5V 時(shí)，芯片內(nèi)部的開關(guān)會(huì)固定的導(dǎo)通一段時(shí)間，導(dǎo)通時(shí)間與輸入電壓和Ron有關(guān)， 之后開關(guān)會(huì)關(guān)斷265ns 或直至FB 腳上電壓下降到2. 5V 以下。電路通過(guò)(R1 + R2) /R2·VFB來(lái)設(shè)定最大輸出電壓。另一方面，為了降低在三極管的功率損耗，我們同時(shí)監(jiān)測(cè)采集三極管和采樣電阻的壓降和， 并使用LM358 進(jìn)行正向放大后通過(guò)D2 輸入到FB 腳上。因此在三極管和采樣電阻上的壓降總和就不會(huì)大于Vdrop = ( VFB + VD2) × R3 / ( R3 + R4)。因此當(dāng)LED燈串上的電壓小于LM5010 的最大輸出電壓時(shí)，多余的電壓就會(huì)由三極管和采樣電阻承擔(dān)，當(dāng)這個(gè)電壓經(jīng)過(guò)放大后大于FB 腳的閾值時(shí)，LM5010 延長(zhǎng)開關(guān)關(guān)斷時(shí)間，使輸出電壓下降，因此最終的Vout =Vled + Vdrop。從而在LED 顆數(shù)比設(shè)計(jì)值少或者在對(duì)LED 進(jìn)行調(diào)光時(shí)，前端輸出的電壓能夠更合理的匹配燈串電壓，具體見表1 和表2。

表2 13 顆LED 在不同輸出電流下的可變降壓電路輸出和LED 燈串電壓比較

　　圖4 中三極管的基極旁邊的方塊便是電流控制電路，具體結(jié)構(gòu)見下圖5。電流主要是通過(guò)AnalogDevice 的AD5611 來(lái)控制，這是一款10 位的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，使用基準(zhǔn)電源的輸出直接供電，上位機(jī)CC2430 可以使用SPI 接口進(jìn)行輸出電壓的編程。芯片的輸出和采樣電阻上的電壓分別接到LM358 的5和6 腳，運(yùn)放作為開環(huán)放大器來(lái)使用。放大器將兩個(gè)輸入的偏差進(jìn)行放大來(lái)控制三極管導(dǎo)通程度，進(jìn)而控制LED 串的電流，并最終使開環(huán)輸入的兩個(gè)電壓相等，此時(shí)滿足下式: Rsen × ILED = VA /D·R6 / ( R5+ R6)。電路中的R5 和R6 主要是將A /D 轉(zhuǎn)換器的輸出電壓進(jìn)行分壓，以便能使用更小的采樣電阻，提高效率?？紤]到D /A 芯片的位數(shù)和整體的精度，本文中的線性電流控制電路能做到500 ∶ 1 的輸出電流比。

圖5 利用AD5611 搭建的模擬調(diào)光電路