恒流大功率LED智能调光系统

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1、2014年TI杯湖北省电子设计竞赛设计报告参赛题目：恒流大功率LED智能调光系统（C题）恒流大功率LED智能调光系统——黄冈师范学院第17页共17页基于TI公司TPS40210恒流源驱动调光系统设计摘要本系统主要以TI公司的MSP430G2553单片机为控制核心，采用升压开关电源TPS40210DGQR芯片作为LED驱动，搭建了一个智能调光的LED实验装置。该系统由环境光检测电路、触摸按键电路、LCD显示电路、PWM控制补偿电路、LED驱动电路、直流电源产生等模块组成。该装置实现了用触摸方式设定

2、手动和自动模式来控制LED灯的强、中、弱三级调光，以及可根据光线强度自动开启和关闭并显示档位和光强。关键词：MSP430G2553TPS40210DGQR智能调光PWM恒流大功率LED智能调光系统——黄冈师范学院第17页共17页目录基于TI公司TPS40210恒流源驱动调光系统设计2一、引言4二、可调LED台灯总体设计方案42.1驱动电路方案论证42.2电流控制电路方案论证5三、理论分析与计算63.1LED驱动电路的选择与计算论证63.2PWM控制补偿信号计算83.3环境光强测试计算9四、电路设

3、计94.1直流稳压电路94.2环境光强测试电路104.3触摸按键输入电路104.4LED驱动电路11五、程序设计11六、系统测试与误差分析12七、总结与展望14八、附录158.1直流稳压电源工作原理分析：158.2参考文献：17恒流大功率LED智能调光系统——黄冈师范学院第17页共17页恒流大功率LED智能调光系统——黄冈师范学院一、引言在普通照明中，如果引入调光技术，可以更大地发挥LED照明的节能优势，调光的需求分为三类：一是功能型调节光线的需要，如进门的玄关、会议室等；二是家居生活中舒适性和

4、生活格调的体现，灯光的明暗搭配既可以根据环境的需要进行调节，也可以起到烘托氛围的作用；三是环保节能的需要，同时也是能源之星提出的最新的需求。驱使调光技术成为LED驱动技术未来发展方向的主要原因是节能。节能是LED最突出的优点之一，也是政府发布政策推动该技术应用的重要依据。二、可调LED台灯总体设计方案系统框图如下图。该电路先通过光敏电阻测得光强经MSP430G2553进行AD转化测得环境光强，MSP430G2553IO口产生固定震荡频率来检测IO口所接的触摸按键的电容大小，并转化为频率的大小，由

5、单片机来判断IO的输入电平，从而得到按键信息为手动模式（黑暗、柔和、强光）或自动模式，同时，MSP430G2553根据这两路输入信号从而产生PWM去控制补偿信号来调节TPS40210芯片产生的恒流源大小，进而改变LED的光的强度，同时由LCD12864去显示光强和档位。0122.1驱动电路方案论证大功率LED灯有很多优点，而LED驱动电路对LED非常重要，LED驱动和调光是目前研究的热点、针对目前LED驱动电路的不足，设计了一种新颖的LED驱动电路。方案一电荷泵电路也是一种DC-DC变换电路。电

6、荷泵电路相对来说体积较小，采用的元件较少，成本较低，但其所用的开关元件相对较多，输入电压一定的情况下，输出电压变化的范围比较小，输出电压大都为输入电压的1/3-3倍，且电路功率较小，效率会随输出电压与输入电压的关系变化。方案二第17页共17页恒流大功率LED智能调光系统——黄冈师范学院线性控制电路是把工作在线性区域的半导体功率器件看作动态电阻，通过对其控制级控制来实现恒流驱动。线性控制电路的缺点在于效率比较低，但其对输入电压和负载的变化有较快的响应，电路相对较简单，直接控制LED的电流，易于实现

7、对电流的较高精度的控制。方案三开关电源电路是一种依靠改变开关管导通与关断的时间比来改变输出电压大小的DC/DC变换电路。从电路上看，和电荷泵电路相比它包含磁性元件，即电感或高频变压器。开关电源分为输入输出无隔离即“直通”型和输入输出隔离型两种类型的DC/DC变换器。“直通”型DC/DC变换器的典型电路有Buck型Boost型、Buck-Boost式和Cuk型等几种类型。本设计的正是boost开关电源电路相对来说可实现大范围的电压输出，且输出电压连续可调，输出功率大，因此适用范围更广，特别在中大功

8、率场合下是首选。对以上三种方案进行比较，方案一在连接多个LED时必须并联驱动，为防止支路电流分布不均，必须采用镇流电阻，这会使得系统效率大为降低。方案二效率小，而方案三结构简单且输出的功率大，故选择方案三。既达到题目要求，又切实可行。0.1电流控制电路方案论证方案一DA就是把数字信号转换成模拟信号,我们信号的怎么样的控制信号，由单片机输出我们存储的数据，经过外部的DA去做转化为模拟信号，从而去控制补偿信号通路的通断，从而去控制电流的大小,缺点是DA我们需要去外接。方案二脉冲宽度调制又称PWM调制