LED可控恒流源驅動系統(tǒng)設計方案

3.2LED驅動電路

圖4所示的電路可以很方便地實現電壓/電流的轉換。運放U1A構成比較器，U1C構成電壓跟隨器，起負反饋作用。輸入信號Vi與反饋信號Vf比較，在比較器U1A的輸出端可得輸出電壓V1，V1控制運放U1B的輸出電壓V2，從而改變三極管Q1的輸出電流IL，而輸出IL又影響反饋電壓Vf，到達跟蹤輸入電壓Vi的目的。輸出電流IL的計算式為IL=Vf/R13，因負反饋使Vi=Vf，故而IL=Vi/R13.若R13取值為10Ω，則可實現0~5V/0~500mA的V/I轉換；若所選擇器件的性能參數穩(wěn)定，運放UA1，UA2的放大倍數足夠大，則其轉換精度較高。V13的電壓由單片機配合D/A輸出控制，可很方便實現數字恒流源輸出。

3.3D/A轉換電路

DA轉換電路如圖5所示。

4 軟件設計

軟件系統(tǒng)的任務主要有D/A轉換、步進加減、鍵盤掃描、液晶顯示、時鐘等功能。為了將所有任務有序的組織起來，軟件系統(tǒng)采用前后臺結構。其中鍵盤掃描、液晶顯示，放在主程序中，D/A轉換任務需要定周期運行，放在時基中斷服務子程序中運行，有效的保證了重要任務能及時執(zhí)行。

系統(tǒng)采用看門狗技術，若程序出現死循環(huán)或者跑飛現象，單片機內部的看門狗將使單片機復位，將單片機重新拉回有序的工作狀態(tài)。

4.1主程序

系統(tǒng)上電復位后，主程序首先完成系統(tǒng)初始化，其中包括I/O口，中斷系統(tǒng)，定時器/計數器等工作狀態(tài)的設置，系統(tǒng)變量賦初值等工作。

完成系統(tǒng)初始化后打開中斷，隨之進入鍵盤掃描程序，鍵盤掃描獲取鍵值后，根據鍵值完成設定預置電流值、步進加減、時鐘調節(jié)等，并通過LCD顯示輸出電流值和時間。主程序流程圖如圖6所示。

4.2D/A轉換程序

D/A轉換器DAC0832的接口形式為并行接口，因此在對DAC0832進行操作時需要考慮到時序問題。D/A的控制流程圖如圖7所示。

4.3時鐘程序

由于時鐘沒有借助任何外圍器件，僅依靠單片機內部定時器來完成時鐘運行，因此對定時器進行操作時采用溢出中斷法，秒、分、時的過渡采用累加跳轉處理法。時鐘的控制流程如圖8所示。

5 測試結果與分析

5.1測試儀器

本系統(tǒng)的測試儀器為4位半數字萬用表（勝利VC9806+），示波器。

5.2測試數據

測試數據如表1所示。

測試結果分析：由表1可知輸出電流滿足要求，同時，電流值小時，輸出電流更接近給定電流。電流值較大時，由于系統(tǒng)散熱性能不夠優(yōu)良導致恒流源電源性能下降，引起誤差增大。誤差存在的原因主要是采樣電阻制作誤差，同時系統(tǒng)工作時采樣電阻與LED燈發(fā)熱引起誤差，但總的看來，該電流源有較好的精度。

5.3難點分析

恒流源的設計與制作過程遇到的主要難點在于如何減少紋波。通過仔細分析，確定要使紋波盡可能小，需要運算放大器的電源和輸入端信號要穩(wěn)定。因此。采用獨立電源供電，保證了放大器有穩(wěn)定電源電壓，進而使輸出較小的紋波電流成為可能。然而，當將控制電路與主電路結合在一起時，輸出紋波電流的增大又成為一大問題。這是由于控制電路的輸出有紋波，加到運算放大器的輸入端將紋波放大，導致輸出電流紋波加劇。為解決這一問題，我們在運放輸入端并聯(lián)電容，以達到濾波的目的，從而較好的解決紋波問題。

本系統(tǒng)以8位STC89C52單片機控制、調整主電路輸出電流，并通過液晶顯示電流值，完成了數控恒流源的制作。驅動電路是由運算V/I轉換電路構成電流閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)構成，根據運算V/I轉換電路構成電流閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)計算出的值和測試結果非常接近，恒流特性較好。通過按鍵調節(jié)D/A輸出電流，實現了輸出電流可調，步進加、減等功能。該驅動硬件電路簡單，可靠性好，實時性強，調整方便，性價比高。該方案稍加改造即可實現各類容量的直流恒流系統(tǒng)。