测量LED灯条电源电路设计分析 本文关键词：测量，电路设计，电源，分析，LED
测量LED灯条电源电路设计分析 本文简介：由于LED（发光二极管）发光效率高[1]，寿命长等优点，应用越来越广泛。测量LED的好坏，设计一款用开关电源加三极管线性调压输出的LED测试电源，用单片机所带的D/A，可以很方便的设置输出电压和电流，再用A/D采集输出的电压和电流，并显示在液晶屏上。绝大多数的LED灯具，都采用串联的方式，在额定电流
测量LED灯条电源电路设计分析 本文内容：
由于LED（发光二极管）发光效率高[1]，寿命长等优点，应用越来越广泛。测量LED的好坏，设计一款用开关电源加三极管线性调压输出的LED测试电源，用单片机所带的D/A，可以很方便的设置输出电压和电流，再用A/D采集输出的电压和电流，并显示在液晶屏上。绝大多数的LED灯具，都采用串联的方式，在额定电流工作时，单个白色LED灯珠的工作电压一般约为3.0~3.4V。我们把输出电压的最大设置值设为240V（可调节），最大输出电流为150mA，可以满足绝大多数LED的测量要求。这个电源电路主要包括开关电源与三极管线性调压电路，单片机与显示电路，输出电压与电流设置电路，输出恒压与恒流自动转换电路这几部分组成。开关电源与三极管线性调压电路如图1所示。开关电源部分采用UC3843BN作为电源管理芯片，其输出电压Ve加到PNP三极管Q1的发射极，集电极输出LED测试电压。输出电压经过电阻分压后，反馈到误差放大器，使反馈的电压和设置电压相等，完成稳定输出电压的目的。输出电压由三极管Q1的集电极输出，输出端没有电容滤波，设置好输出电压和电流，就可以直接被测LED。设置电压和电流的误差放大器直接控制Q4的基极，完成输出电压与电流的调节。开关电源输出Ve与线性调压输出之间，有5V的压差，也就是三极管的发射机与集电极的压差为5V，使三极管工作在线性放大性状态。
5V的压差，使三极管有较好的线性性能，又不至于功耗太大。开关电源输出电压UVe与测试电压输出UHV+，经过运算电路来完成如下的电压关系的：UVe=5V+UHV+。运算电路的输出送到UC3843BN的2脚，完成自动设置Ve的功能，使Ve高于输出5V电压。单片机与显示电路，是通过单片机串口发送显示数据给液晶屏。D/A输出DAC0和DAC1分别用来设置输出电压和输出电流（D/A分辨率为12位）。通过旋转编码器来设置输出电压和电流。输出电压设置电路图如图2所示。HVset为输出电压设置，是单片机的D/A输出，通过D/A输出来设置输出电压。Uf为输出电压经过分压缓冲后的电压，反馈到运放的反相输入端，形成闭环调节，稳定输出电压。图中，R85，R81，C56，C58构成环路补偿电路，使电路稳定工作[2]。输出电流设置电路与输出电压设置类似，单片机的D/A输出电压加到运放的同相输入端。输出电流经过电阻采样放大，反馈到运放的反相输入端。恒流与恒压自动切换：恒流和恒压输出的关键就在于两个二极管D21和D20的共阳连接，当输出电流比较小时，电流放大器输出经过衰减后（输出电流采集的增益调节），送到U14B的反相输入端，这个电压比同相输入端的电流设置电压低，运放LM358输出高电平（比正供电电压低1.5V左右，即10.5V左右），二极管D21反相截止，D20正向导通，这时候，只有电压反馈环路起作用。当电流达到设置电流时，即U14B的反相输入端电压升高到和同相输入端，使U14B输出电压降低，这导致D21导通，D20截止，这时候电流反馈环路起作用，电压反馈环路处于开环状态，对输出电压没有影响。恒流与恒压自动切换，就是靠这两个共阳二极管来实现的[3]。自动切换的电路图如图3所示。图3中，LED1和LED2是恒流恒压指示，当恒压输出时LED1导通，显示红色，当恒流输出时，LED2导通，显示绿色。输出电压经过电阻分压（100倍衰减），给单片机进行A/D采集，并显示输出电压。输出电流经过2Ω电阻转换成电压后，再10倍放大，再经过衰减后送到单片机，进行A/D采集并显示。
LED测试电源使用开关电源加三极管线性调压的输出方式，以二极管共阳的方式，很好的完成恒压输出与恒流输出自动转换，还有LED灯指示恒压和恒流状态，非常实用。课题项目：吉林省大学生创新创业训练计划项目“绿色建筑LED照明的研究”（吉教高字[2018]30号3845）。
参考文献
[1]李莎.大功率LED自调节驱动电源研究[D].长春：长春工业大学，2018：9-10.
[2]SanjayaManiktala，著.精通开关电源设计[M].王志强，等，译.北京：人民邮电出版社，2008：217-223.
[3]周邦雄.实用电源技术手册[M].长春：吉林电子出版社，2004：1360-1365.
作者：刘辉 刘进 徐成栋 单位：吉林建筑科技学院
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