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多路輸出程控恒流源設(shè)計

作者: 時間:2010-12-16 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

恒流源是能夠向負載提供恒定電流的電源。現(xiàn)代電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用,促進了對恒流源的需求。在LED照明應(yīng)用中,LED對電流的敏感度高,因此,性能良好的恒流源可以極大地提高LED的使用壽命,本文主要介紹了一種多路輸出程控恒流源系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)。該恒流源每一路輸出電流在O~3.5 A可選,可滿足多種使用需求。

1 程控恒流源電路設(shè)計
該系統(tǒng)采用3路恒流源并聯(lián)輸出結(jié)構(gòu),每路電流輸出大小可以獨立控制,并由自己獨立反饋控制回路,能自行穩(wěn)定其輸出電流。電流輸出形式多樣,可以3路同時工作,每路輸出電流大小保持獨立;在長時間工作時,也可以3路分時工作,以避免電路元件工作在長時間、大電流狀態(tài)下疲勞性損壞。此外,多路電流并聯(lián)輸出結(jié)構(gòu),可以在單路燒毀的情況下使用余下通道,從而不至于影響整個系統(tǒng)。同時,采取每通道模擬部分單獨成PCB板,可以適應(yīng)通道擴展要求。
本文所提出的程控恒流源是以單片機為核心,通過與電壓電流轉(zhuǎn)換電路相結(jié)合的方法,實現(xiàn)電流可預(yù)置、可連續(xù)調(diào)節(jié)的功能,該系統(tǒng)主要包括兩大部分:數(shù)控模塊和直流電源模塊。本設(shè)計的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/180111.htm


1.1 直流電源模塊的設(shè)計
該恒流源采用Buck電路,前端采用電源模塊輸入,電路簡單,易于控制。Buck電路是應(yīng)用很廣泛的降壓電路,主電路由不受控整流管、電感、開關(guān)管和濾波電容組成。其輸入側(cè)由開關(guān)管的通斷實現(xiàn)對輸入電壓的斬波;輸出側(cè)由電感、電容組成二階濾波網(wǎng)絡(luò),可以減小輸出電壓、電流紋波。


圖2中,當開關(guān)管導(dǎo)通,整流管截止時,忽略開關(guān)管的導(dǎo)通壓降,電感L兩端的電位為VIN和輸出電壓VO,且近似保持不變,故電感電流線性增加,此時在電感中儲存能量。若電容C兩端的電壓比輸出電壓略低,則電源還需為電容充電,在電容中儲存一定的能量。此過程負載消耗的能量由電源提供。一旦開關(guān)管變?yōu)榻刂?,整流管?dǎo)通,電感L中的磁場將改變其兩端的電壓極性,以保持其電流方向不變。忽略整流管上的壓降,電感L兩端的電位變?yōu)榱愫蚔O且近似不變,電感L中的電流線性下降,其中儲存的能量提供給負載。同時,當VO有所下降時,電容C也為負載RL提供部分能量。可見,這一過程負載RL消耗的能量由電感L和電容C提供。總之,Buck變換器就是用電感L和電容C作為儲能組件,將能量以離散的形式由輸入傳到輸出。其中,控制芯片提供反饋控制用以實現(xiàn)恒流輸出。
Buck調(diào)整器可工作于連續(xù)和不連續(xù)模式下,但是Buck型輸出濾波器的拓補會在不連續(xù)模式下出現(xiàn)問題,因此,對該濾波器的拓補,電感選擇應(yīng)保證直到輸出最小規(guī)定電流時,電感電流也保持連續(xù)。直流電流等于電感電流斜坡峰峰值一半時對應(yīng)臨界連續(xù),所以

其中,Vin是輸入電壓,Vout為輸出電壓,fs是開關(guān)頻率,因為該電路對紋波要求高,選擇了L較大,為10 mH。
濾波電容C的選擇取決于紋波電壓的大小,而紋波大小又由電容ESR和電感電流紋波△IL決定,所以要選取合適的COUT,以最小化電壓紋波和負載瞬態(tài)值。通常情況下,電容的取值可由以下公式獲得:

Ion是輸出電流,Vor是紋波電壓。


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