LED驱动并联供电系统设计.doc

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1、2014年福建省大学生电子设计竞赛LED驱动并联供电系统设计（E题）组员：叶榕郑伯强陈子峰2014年9月6日摘要：本系统以STC89C5电路为核心，以UCC28019为主控制器，以LM5017为辅助控制，根据反馈信号对电压做出调整，进行可靠的闭环控制，从而实现最大范围调整输出电流，检测相应的输出电压范围，参数测量显示。同时系统具有输出过流保护和输入欠压保护功能，且可以实现对输入电压、输出电压和输出电流的测量和检测。关键词：电源；功率因数校正；UCC28019；LM5017目录1．系统方案11.1整流方案论证11.2控制系统方案论证11.3隔离电路

2、的论证与选择21.4单片机模块的论证和选择22．系统理论分析与计算32.1电路的分析32.1.1Boost变换器32.1.2PFC42.1.3隔离电路72.2电路的计算72.2.1桥式整流器82.2.2输入电容82.2.3升压电感92.2.4升压二极管92.2.5开关元件92.2.6检测电阻102.2.7输出电容103．电路与程序设计173.1电路的设计183.1.1系统总体框图183.1.2主控制子系统框图与电路原理图183.2程序的设计193.2.1程序功能描述与设计思路193.2.2程序流程图194．测试方案与测试结果204.1测试方案20

3、4.1.1硬件测试204.1.2硬件软件联调204.2测试条件与仪器204.3测试结果及分析204.3.1测试结果(数据)204.3.2测试分析与结论21附录1：电路原理图22附录2：源程序23LED驱动并联供电系统设计（题）【Z016组】1．系统方案本系统主要由整流模块、主控制模块、隔离模块、单片机模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。1.1整流方案论证方案一:采用有中心抽头的整流,可以做到无论正半周或负半周，通过负载电阻R的电流方向总是相同的,这样可以有较高的效率。但在这种整流方式时其电源变压器必须有中心抽头。方案二:采用桥式整流,桥式整流

4、克服了一般整流的利用率不高的缺点。而且,桥式整流电路克服了变压器次级有中心抽头的全波整流电路要求变压器次级有中心抽头和二极管承受反压大的缺点，只多用了两只二极管。在半导体器件发展快，成本较低的今天，此缺点并不突出.基于上述分析，选择方案二。1.2控制系统方案论证方案一：采用无源功率校正方式(PPFC)，此种方案由无源器件构成功率校正模块,可以轻松简单地实现开关电源的控制，并且可以使输入电流的总谐波含量与基波比降低到30%以下,输入电流总谐波含量及3、5、7等奇次谐波都得到很大改善,功率因数也可以提高到一定程度上。由于在电路中使用串联电感补偿的方法

5、,所以成本相对较低。但无源PFC的缺点是增加的无源元件,一般体积都很大也比较重,校正后的功率因数也不是很高,只能达到0.7～0.8,并且发热量比较大,容易产生工频振动和噪声。方案二：采用有源功率校正方式(APFC)中的升压变换方式(BoostPFC)，此种方案由有源器件构成功率校正模块,其中,Boost变换器具有电感电流连续,储能电感同时也可作为滤波器抑制RFI和EMI噪声,传导噪声低,电流波形失真小输出功率大,共发射极(或源极)使得驱动电路简化.使用此方案可以很方便地在程序中实现对电源的调节，减少了硬件电路。基于上述分析，选择方案二。1.3隔离

6、电路的论证与选择方案一：使用光耦隔离，对输入输出电信号有良好的隔离作用。使用多用，途广泛，但是传输延迟较大，。方案二：LM5017可为隔离式输出提供出色的调整。与传统反激式电路相比，此设计具有板尺寸更小、BOM最低、无需光耦合器等特点。此款设计非常适合需要偏置电源的应用。综合考虑采用方案二。1.4单片机模块的论证和选择方案一:采用凌阳的16位单片机进行数据测量。凌阳的16位单片机具有丰富的资源、指令周期短、工作速率快、低功耗、低电压、可编程音频处理等优点，完全适合于对开关电源的控制。方案二:采用STC89C52单片机进行测量。STC89C52虽然

7、处理速度和所拥有的资源上不如凌阳单片机,然而其基本能够完成一些简单的数据处理.其运算速度已经可以满足控制开关电源的需求,而且具有价格低廉、使用简单等优点。基于上述分析，选择方案二。2．系统理论分析与计算2.1电路的分析2.1.1Boost变换器Boost变换器由Q1、电感L1、二极管D1和输出电容C0组成，原理框图如图1所示：图1Boost调整器原理框图工作原理：在Vdc和开关管Q1之间串接电感L1，电感的下端通过整流二极管D1给输出电容C0及负载供电。当Q1在Ton时段导通时，D1反偏，L1的电流线性上升直到,此时了L1存储了能量

8、3-1由于在Q1导通时段输出电流完全由C0提供，所以C0应选得足够大，以使在Ton时段向负载供电时其电压降低能满足要求。Q1关断时，由于