一种LED闪光控制电源的设计

吴英凯

【摘要】 互联网是面向社交网络及图片与视频共享最受欢迎的媒介，以多媒体为核心的手机，正在向更大尺寸，更高分辨率的方向发展。一般的数码相机采用的是氙气灯作为闪光源，这需要较大容量的电源。LED发光亮度大，启动电压小，已成为移动电话中电影照明和相机闪光灯的解决方案。

【关键词】 STM32F103ZET6 PWM DC-DC 恒流源 DDS

一、总体设计方案

该方法采用ST公司的STM32F103ZET6单片机为主控芯片，采用128*64液晶显示，利用XL6009实现DC-DC升压转换，由TIP122、8050、 LM356组成电流串联负反馈原理构成恒流源，单片机实现电流档位选择与PWM控制，负载电流电压采集以及功率的计算，完全能够达到方案所有要求，并且误差较小，由单片机产生PWM来控制场效应管，来实现功能要求。该系统主要分为单片机系统、DC-DC升压模块、恒流源模块、驱动模块等外围电路搭建而成，DC-DC升压采用XL6009芯片及其外围电路构成，恒流源由复合管及误差放大器电路构成，其中的功率要求由硬件与软件结合完成，主体由PWM控制来实现其要求。

二、设计参数计算

2.1主控电路模块

采用STM32F103ZET6来作为主控电路，该芯片自带多路PWM输出功能，功能十分强大，对于本次项目比较适合，减少了外围电路的搭建，节约了许多的时间。

2.2 DC-DC升压模块

方案一、采用SL8203系列的产品来实现这一部分的要求，此系列的产品外接元件少，并且可以将电压升到题目要求中的电压值，但这一系列的芯片最高效率只达到89%，且购买不方便，故放弃。

方案二、采用升压型直流电源变换IC芯片XL6009搭建的升压型的电路，其电路外围电路搭建简单，元件少，并且有准备这个芯片，而且电路放大电压完全能够达到题目所给的要求，甚至项目设计的要求。故选用此方案。

2.3恒流源模块

方案一、由三端可调式集成稳压器W350来实现恒流源模块，其典型恒流源图如下所示，该芯片最大输出电流为3A，该方案结构简单，外围元件少，调试方便，而且价格便宜，但是该电路中所需精密的大功率的数控电位器难购买，所以放弃此方案。

方案二、根据开关电源的原理， 由DC-DC-AC、PWM控制开关管，经滤波电路，经电流输出取样反馈由单片机构成闭环控制，实现输出可调的电流源。

方案三、D/A控制直流电流负反馈。该方案由电流取样、比较放大、调整形成电流串联负反馈，实现恒流源，经D/A步进控制电流档位。该方案电路简洁，易控制，完全能够达到项目设计所提的要求。

2.4恒流源原理及分析

恒流源部分采用TIP122与8050组成的复合管，后接入一个误差放大器稳压电流输出，然后由单片机内部的D/A转换器产生的模拟量Ui误差放大器的同相端，若将模拟量作为运放LM356的输入量，则取样电阻R16引入的反馈是电流串联负反馈。

2.5功率分析及计算

项目设计中要求输出电流200mA，输出电压10V时，效率不低于80%时，取样电阻为0.8Ω5W。当取样电压Vi=0.531V 输入电压：3.37V

Po=Vo×Io=9.995×0.2=1.998W

Pi=Ii×Vi=3.37×0.531÷0.8=2.236W

η= Po/ Pi=1.998÷2.236=89.36%

经过计算功率后，η=89.36%>80%题目要求。

三、系统测试

1.系统测试及数据

1.1脉动输出模式下，实测占空比T=33.3%，相对误差<0.1%，满足条件。

1.2脉动输出模式下，①T=10ms，下降沿TP=200ns，TP<100us

②T=30ms，下降沿TP=200ns，TP<100us

③T=100ms，下降沿TP=200ns，TP<100us

综合结果分析：下降沿时间TP均小于100us，满足要求。

四、结论及分析

本方案能够满足LED电压控制基本要求，并且误差很小，中间的误差主要是由于电路中硬件搭建以及和单片机程序中的配合会有一定的误差，都达到了方案中的要求。