一种嵌入式实现的智能恒流驱动器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种嵌入式芯片实现的智能恒流驱动器，技术特征在于包括整流滤波模块、零点检测模块、DC-DC变换模块、过流保护模块、双限流控制模块、MOS管驱动模块、嵌入式智能控制模块以及基于嵌入式的拓展功能模块本实用新型专利技术的恒流驱动器输入范围大、效率高、可升级、电路结构简单、输出电流可调以及扩展功能丰富的智能恒流控制系统。同时，当负载为LED阵列时，该系统可实现对LED阵列的调光、调色以及闪烁控制等功能。这样，本实用新型专利技术就可用于实现LED照明、LED警示灯、LED显示等装置。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于智能恒流驱动器方案，主要涉及一种嵌入式实现的智能恒流驱动器。
技术介绍
目前，主要的PWM(脉冲宽度调制)开关恒流驱动的控制方法有两种，分别为电压型PWM开关恒流控制和电流型PWM开关恒流控制。PWM开关恒流控制的基本工作原理是在系统输入电压、内部参数以及外接负载发生变化的情况下，恒流控制电路根据采样的输出电流信号与基准信号的差值进行闭环反馈调节。由于PWM信号的频率恒定，故只需调节一个周期内主电路开关器件的导通时间，便可控制输入向负载传递的能量大小，实现系统电流的恒定输出。 对于电压型PWM开关恒流驱动控制方法，其典型电路如图2所示。基本原理为采样系统的输出电流并转化为电压Vsen。Vsen通过误差放大器与基准电压Vref进行比较放大，得到相应的误差放大信号Vc (t)。Vc (t)再与锯齿波信号经过PWM比较器比较后，产生对应占空比的PWM波信号，控制开关器件的通断时间。当输出电流变大时，采样电压Vsen增大。由于基准电压Vref不变，故误差放大器的输出Vc (t)减小，相应的，PWM比较器输出的信号占空比也随之减小。进而，一个周期内开关管导通时间减小，使得系统的输出电流下降，实现系统电流的恒定输出。对于电流型PWM开关恒流驱动，与电压控制模式不同，电流控制模式的PWM比较器的输入由电压控制模式中的锯齿波信号，换成了电感电流采样值与斜坡补偿信号之和的电压Vs。比较器的另一端仍然是输出电压采样值与基准电压的误差放大值。每个周期开始时，时钟信号将开关开启，流过开关和电感的电流增大，当电流增大到Vs超过Vc⑴时，RS触发器R端置高电位，开关被关断。如果系统输出电流变大，则Vsen增大，开关导通时Vs上升速度加快，Vs超过Vc (t)所需要的时间缩短。于是开关管的导通时间Ton被缩短，PWM信号的占空比减小。进而，使得系统的输出电流下降，实现系统的恒流输出。但是，由于以上两种控制方法中波形发生电路和补偿电路多，整个控制电路结构复杂，且功能单一，智能控制以及多机通信等诸多功能无法实现。而目前的智能恒流控制装置，其嵌入式芯片并不产生控制开关管通断的PWM信号，而需要独立的恒流或稳压控制芯片来实现系统的恒流输出功能。其恒流控制方法依然采用传统的电压型或电流型开关恒流控制。嵌入式芯片只用来实现装置的智能控制以及多机通信等拓展功能。从而对嵌入式芯片利用不足，造成资源浪费的同时也使得整个恒流控制电路变得复杂。见专利申请号为201110397478. 9的一种智能恒流供电装置。
技术实现思路
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种嵌入式芯片实现的智能恒流驱动器，是一种输入范围大、效率高、可升级、电路结构简单、输出电流可调以及扩展功能丰富的智能恒流控制系统。技术方案一种嵌入式芯片实现的智能恒流驱动器，其特征在于包括整流滤波模块、零点检测模块、DC-DC变换模块、过流保护模块、MOS管驱动模块和嵌入式芯片控制模块；任意波形周期信号的火线L与整流滤波模块的正交流输入端AC+相接，任意波形周期信号的零线N与整流滤波模块的负交流输入端AC-相接；同时任意波形周期信号的火线接零点检测模块的输入端，零点检测模块的输出端接嵌入式芯片控制模块的I/O 口 ；整流滤波模块的输入滤波电解电容Cl的正极为正直流输出端DC+，Cl的负极为负直流输出端DC-;滤波电容Cl的正极同时与开关管Ql的漏极相接，而Ql的源极与续流二极管D的负极和电感L的一端相接，Ql的栅极与MOS管驱动模块的输出端相接；电感L的另一端接输出滤波电解电容C2的正极和过流保护模块的输入端；开关管Ql、续流二极管D和电感L共同构成BUCK型DC-DC变换模块；过流保护模块的输出端与负载LED阵列的正极相接，LED阵列的负极接比较器O的反向输入端、比较器I的反向输入端和输出电流米样电阻Rs的一端；Rs的另一端与电容C2的负极、续流二极管D的正极、电容Cl的负极和整流桥的负直流输出端DC-相接；比较 器O的正向输入端接基准电压Vmki，输出端接嵌入式芯片的I/O 口 Pl. 2 ;比较器I的正向输入端接基准电压VMfl，输出端接嵌入式芯片的I/O 口 Pl. I。嵌入式芯片控制模块的串口管脚COM与上位机和远程控制计算机相接。同时，MOS管驱动电路的输入端、矩阵键盘和数码管分别接嵌入式芯片其它的I/O 口管脚。所述DC-DC变换模块为BUCK型、BOOST型或BUCK-B00ST型的DC-DC变换电路。有益效果本专利技术提出的一种嵌入式芯片实现的智能恒流驱动器，是一种输入范围大、效率高、可升级、电路结构简单、输出电流可调以及扩展功能丰富的智能恒流控制系统。同时，当负载为LED阵列时，该系统可实现对LED阵列的调光、调色以及闪烁控制等功能。这样，本专利技术就可用于实现LED照明、LED警示灯、LED显示等装置。本专利技术的有益效果(I)本专利技术直接根据输入和输出要求，预先计算出恒流输出需要的占空比数据并存入嵌入式芯片内，以此控制开关管通断，实现系统的恒流输出。(2)本专利技术适用范围广。该恒流驱动器于输入可为市电、电池、锯齿波、三角波和任意波形的周期信号。(3)本专利技术电路简单。直接利用嵌入式芯片产生PWM开关管控制信号，省去了专用的恒流或稳压芯片。(4)本专利技术通过嵌入式芯片的I/O 口直接输出PWM信号，控制开关管通断，易于实现负载LED的调光、调色以及闪烁控制等功能。(5)本专利技术系统可升级。用户可以根据需要随时对系统进行升级，使该恒流驱动器能更好地满足用户需求。(6)本专利技术扩展功能丰富，可实现多机通信、远程控制以及系统参数显示等功能。附图说明图I :现有技术的电压型PWM开关恒流驱动电路；图2 :现有技术的电流型PWM开关恒流驱动电路；图3 :本专利技术的恒流控制系统框图；图4 :本专利技术的恒流控制系统电路原理图。具体实施方式现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述如图4所示，本实施实例包括整流滤波模块、零点检测模块、DC-DC变换模块、过流保护模块以及嵌入式控制模块。可以实现与上位的通信、数码管显示、LED闪烁控制、按键调光以及远程控制等功能。市电的两个输出分别接入整流滤波电路相应的两个输入端。同时市电的火线端L与零点检测模块的输入端相接，将市电的零点信号传送给嵌入式芯片(可选芯片种类很多，此处以51单片机为例)的一个I/O 口 PO. 2。整流滤波模块与DC-DC变换电路相连。其中，本实施实例采用Buck直流降压变换电路。DC-DC变换电路的输出端与过流保护电路的输入端相接。过流保护模块的输出端直接接负载。此处的负载为LED阵列。LED阵列的负极接比较器O的反向输入端、比较器I的反向输入端和输出电流米样电阻Rs的一端；Rs的另一端与电容C2的负极、续流二极管D的正极、电容Cl的负极和整流桥的负直流输出端DC-相接；比较器O的正向输入端接基准电压VMf(l，输出端接嵌入式芯片的I/O 口 Pl. 2此较器I的正向输入端接基准电压VMfl，输出端接嵌入式芯片的I/O 口 Pl. I。Rs的另一端则直接接地。嵌入式芯片的串口分别与上位机和远程控制的计算机相接，实现系统的多机通信以及远程控制功能。嵌入式芯片的另外两组I/O 口分别与矩阵键盘与数码管显示屏相接，完成系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种嵌入式芯片实现的智能恒流驱动器，其特征在于包括整流滤波模块、零点检测模块、DC？DC变换模块、过流保护模块、MOS管驱动模块和嵌入式芯片控制模块；任意波形周期信号的火线L与整流滤波模块的正交流输入端AC+相接，任意波形周期信号的零线N与整流滤波模块的负交流输入端AC？相接；同时任意波形周期信号的火线接零点检测模块的输入端，零点检测模块的输出端接嵌入式芯片控制模块的I/O口；整流滤波模块的输入滤波电解电容C1的正极为正直流输出端DC+，C1的负极为负直流输出端DC？；滤波电容C1的正极同时与开关管Q1的漏极相接，而Q1的源极与续流二极管D的负极和电感L的一端相接，Q1的栅极与MOS管驱动模块的输出端相接；电感L的另一端接输出滤波电解电容C2的正极和过流保护模块的输入端；开关管Q1、续流二极管D和电感L共同构成BUCK型DC？DC变换模块；过流保护模块的输出端与负载LED阵列的正极相接，LED阵列的负极接比较器0的反向输入端、比较器1的反向输入端和输出电流采样电阻Rs的一端；Rs的另一端与电容C2的负极、续流二极管D的正极、电容C1的负极和整流桥的负直流输出端DC？相接；比较器0的正向输入端接基准电压Vref0，输出端接嵌入式芯片的I/O口P1.2；比较器1的正向输入端接基准电压Vref1，输出端接嵌入式芯片的I/O口P1.1；嵌入式芯片控制模块的串口管脚COM与上位机和远程控制计算机相接；同时，MOS管驱动电路的输入端、矩阵键盘和数码管分别接嵌入式芯片其它的I/O口管脚。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：贺宏锟，王林博，石雷，阳金金，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：实用新型
国别省市：