LED驱动电源的设计

1、本科毕业论文（设计）论文题目：led驱动电源的设计学生姓名:所在院系：所学专业：应用电子技术教育指导老师: 完成时间:led驱动电源的设计摘要对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。作为一种新型的光源，led 具有无污染、长寿命、耐震动和抗冲击的鲜明特点。虽然白光led的发光效率 正在逐步提高，但是与led灯配套的驱动器性能不佳，故障率高，成了 led推 广应用的瓶颈。本文介绍了一种照明用led高效驱动电源的设计方法。本设计的红、绿、 蓝三色各自采用单独的驱动电路，通过脉宽调制方式来调节led灯的亮度，便 于实现颜色的多样化；采用开关电源供电方式，输入电压范围广、抗干扰性好、 驱动效率高，保证

2、了该驱动板在不同场合、不同区域内都能正常使用。关键词：led,电源，驱动the design of led drives powerabstractfor general lighting, people need more white light sources. as a new light source, led with pollutionfiree, longvibration and shock resistant to the distinct characteristics. at present, the luminous efficiency white led is gr

3、adually improving, the commercialization of the device has reached the level of the incandescent lamp, but the fact should not be overlooked that the led lights and supporting the driver did not keep up with a timely manner, the drive circuit poor performance, fault rate is high and promote the use

4、of led become the bottleneck, there are many technical issues need to study and solve.this paper introduces a highly efficient lighting with led drive the power. red, green and blue colour of the design use separate drive circuit respectively, through the pwm mode to adjust the brightness led lights

5、 to facilitate realization of the diversity of colors used to switch power supply, input voltage range widely, anti interference of the good, high-efficiency drive to ensure that the drive plate on different occasions in different regions, is normally available.keywords： led, power , driver目录1 绪论11课

6、题研究的背景11.2课题研究的方案12系统硬件电路设计22系统框图及工作原理简介22.2系统所用主要芯片介绍32.2.1 pic16f684 功能介绍32.2.2 l6562d功能介绍92.2.3 hv9922 功能介绍102.3系统硬件电路设计112.3.1 ac-dc 变换电路112.3.2 dc-dc 变换电路122.3.3微控制器及外围电路122.3.4四路驱动电路142.3.5 输出过流保护电路153系统程序测试163项目实现功能163.2软件设计思路163.3汇编程序流程164总结20致谢20参考文献21附录22测试程序清单241绪论1.1课题研究的背景白炽灯时代即将和我们告别了。

7、整个20世纪，爱迪生发明的白炽灯经受住 了时间的考验，成为标准的通用照明工具。但新的照明技术-尤其是发光二极管 必将最终代替白炽灯和荧光灯。当整个世界都在因为日益上升的能源成本而节省能源预算时，白炽灯照明技 术显然站在了错误的一边。一个白炽灯消耗的能源中有97%被浪费。荧光灯虽 然稍好一些，但仍然浪费了 85%的能量。而且，这两种灯的平均使用寿命都只 有大约5000个小时。另外，荧光灯还使用了有毒的汞，发出的光更是颜色粗糙。 这两种技术都无法和白光led相比-它不仅使用寿命是前者的10倍，也不使用 有毒物质，而且几乎能发出任何颜色的光。更重要的是，它的光转换效率绝不亚 于荧光灯。因此，在通用照

8、明应用领域，向led技术的过渡将大大降低能源消 耗。尽管白光led是当今的大规模照明的一个理想方案，但若要把驱动led的 电子设备普及到每一个灯泡中，设计者还面临着不小的挑战。主要问题是目前 led驱动电路的性能还没有实现高效率转换，其中关键的技术问题是驱动电子 系统的电子能量转换效率由于离散范围极大、参数难于控制，其高低和稳定性就 成了整个led实用技术与产品参数的重中之重。其次，空间的限制要求led驱 动器必须小巧且高效。另外，还要考虑散热和emi(电磁干扰)因素，两者对于 照明设备的可靠性有重要影响，给设计密度带来了限制。接触过led的人都知道：由于led正向伏安特性非常陡即正向动态电阻

9、非 常小，要给led供电就比较困难。不能像普通白炽灯一样，直接用电压源供电, 否则电压波动稍增，电流就会增大到将led烧毁的程度。为了稳住led的工作 电流，保证led能正常可靠地工作，各种各样的led驱动电路就应运而生。1.2课题研究的方案led驱动电路中最简单的是串联一只镇流电阻，而复杂的是用许多电子元 件构成的恒流驱动器。本课题研究的三基色照明用led高效控制器属于恒流驱 动器，它将交流电压转换为恒流电源，同时按照led器件的要求完成与led的 电压和电流的匹配。本装置在设计上具有以下特点：(1) 采用开关电源供电方式，输入电压范围广、抗干扰性能好、工作电压输 出稳定。(2) 采用传统的

10、调光方式-pwm(脉宽调制)技术，系统只需要提供宽、窄不同 的数字式脉冲，反复开关led驱动器，即可实现输出电流的宽范围改变，保证 led的亮度和颜色在不同的应用场合能够作相应的变化。(3) 发光体的红、绿、蓝三色各自具有单独的驱动电路，分别通过微控制器 的三个脚来独立准确控制，三种颜色可单独发光，也可按照三基色组合标准发稳 定的白光。2系统硬件电路设计2.1系统框图及工作原理简介图2.1系统框图如图2.1所示，该装置主要由控制系统、交流抗干扰电路、直流电压变换电 路、四路驱动电路组成。交流电源输入经差、共模干扰信号抑制电路和整流滤波 后成260v直流，再经电压变换电路和三端稳压器得到两个较小

11、的直流电压，分 别给四路驱动电路和pic微控制器供电。照明led的颜色选择及亮度调节由微 控制器来控制；四路驱动电路均采用单级pfc(功率因数校正)技术，通过专用 pfc芯片l6562d输出的pwm (脉冲宽度调制)信号控制开关管，将直流加到 开关变压器的初级上，并对输入电流进行调制，令其与电压尽量同步，提高有效 功率；开关变压器的次级感应出高频电压，经整流滤波供给负载；输出部分通过 一定的保护电路反馈给控制电路，控制pwm占空比，以达到稳定输出的目的。本设计主要创新点：(1) 采用开关电源供电方式，输入电压范围广、抗干扰性好、工作电压输出 稳定；(2) 增加了火线输入检测功能，增强了安全保护

12、措施；(3) 多种电压输出可选(12v, 24v );（4）控制模块采用智能控制模块。2.2系统所用主要芯片介绍2.2.1 pic16f684 功能介绍控制系统电路中的mcu（微控制器）选用了 pic系列中档单片机pic16f684。pic系列8位cmos单片机具有实用、低价、易学、省电、高速和体积小 等特点，特别时期独特的risc （精简指令集）结构，及独立分开的数据总线和 指令总线的哈佛总线（harvard）结构，使指令具有单字长的特性，且允许指令 码的位数可多于8位的数据位数，这与传统的采用cisc结构和冯诺依曼结构的 8位单片机相比，可以达到2:1的代码压缩和4:1的速度提高。pic1

13、6f684属于microchip公司开发生产的中级产品，仅需学习35条指令， 除跳转指令外的所有指令都是单周期的。振荡器/时钟的输入频率为20mhz,指令周期为200nso高精度内部振荡器，双速启动模式，适用于关键应用的晶振故障检测，在节 能模式下工作时可进行时钟模式切换，可用软件选择的频率范围为125 khz到 8mhzo可编程代码保护，高耐用性闪存单元，可经受10万次写操作，保存时间超 过40年。节能的休眠模式，宽工作电压范围（2.0v到5.5v）。具有很好的低功耗特性。电压为2.0v时，待机电流典型值为50na,频率为 1mhz、电压为2.0v时，工作电流典型值为220卩a。具有独立方向

14、控制的12个i/o引脚，高灌/拉电流可直接驱动led。引脚电平变化中断，独立的可编程弱上拉，超低功耗唤醒。模拟比较器模块带有两个模拟比较器和可编程的片上参考电（cvref）模 块，可从外部访问的比较器输入和输出。a/d转换器有8路通道，分别率达到10位。带8位周期寄存器、预分频器和后分频器的8位定时器/计数器。增强型捕捉、比较和pwm模块中有16位捕捉模块，最大分辨率为12.5 ns; 16位比较模块，最大分辨率为200ns。带有1、2或4路输出通道，可编程“死 区时间”的10位pwm模块，输出信号的最大频率为20 khz。看门狗定时器利用片内独立振荡器，无需外接元件，看门狗定时器溢出时间有

15、8种选择。由于单片机pic16f684的资源丰富且功能强大,在本系统中只使用其中的部 分功能。下面对使用的片内外设进行详细的分析。1振荡器模块pic16f684内部振荡器有多种时钟源和选择功能，从而使其应用非常广泛， 并可最大限度地提高性能和降低功耗。图2.2给出了振荡器模块的框图。时钟源 可以配置为由外部振荡器、石英晶体谐振器、陶瓷谐振器以及阻容（rc）电路 提供。此外，系统时钟源可以配置为由两个内部振荡器中的一个提供，并可以通 过软件选择速度。0sc20sc1fosc<2:0>(configuration wbrd register)external oscillatorscs

16、<0>fail-safe clock monitor (fscm)图2.2振荡器模块框图通过配置字寄存器（config）的fosc<2:0>位来配置时钟源模式。内部 时钟可用两个内部振荡器产生。hfintosc是经过校准的高频振荡器。 lfintosc是未经校准的低频振荡器。振荡器控制（osccon）寄存器控制系统时钟和频率选择等选项。osccon 寄存器包含以下位：频率选择位（ircf ）频率状态位（hts和lts）系统时钟控制位（osts和scs）2 pic16f684 的 i/o 使用pic16f684 有 2 个双向 i/o 端口： porta 和 portc。

17、由于 pic16f68x 属 于8位单片机，因此每个端口都由数量不超过8个的引脚构成。每个端口中的每 个引脚都可以用软件的方式单独编程，设定为输出引脚或者输入引脚。其中有些 i/o引脚和单片机内部的某些功能部件或其它外围模块的外界信号线进行了复 用，也就是说，既可以作为普通i/o引脚，又可以作为某些功能部件或外围模块 的外接引脚。porta端口是一个只有6根引脚的双向i/o端口，它在基本输入、输出功 能的基础上，复合了 a/d转换器的模拟量输入功能、a/d转换器所需的外接参 考电压输入功能、定时器、计数器tmr0的外部时钟输入功能、主同步串行端 口 mssp的从动选择信号输入功能等。porta

18、、trisa寄存器是两个最常用的寄存器。端口数据寄存器porta是 一个可读可写的寄存器，也是一个用户软件与单片机引脚外接电路交换数据的界 面。由于该端口只有6个外接引脚，所以，与之对应的数据寄存器也就只有低6 位有效，无效的两位读出时将返回0。端口方向控制寄存器trisa由它控制端 口 ra的每一个引脚的数据传送方向。当把某一位设置为1时，则相应的端口引 脚被定义为输入；当把某一位设置为0时，则相应的端口引脚被定义为输出。portc是一个8位的双向端口。利用trisc寄存器可将各引脚分别设置为 输入或输出。portc引脚都有施密特触发输入缓冲器。当外设功能使能时，应 考虑到每个portc引脚

19、的tris位方向设置。有些外设使能时，会超越相应引 脚的tris位方向设置而将引脚直接定义为输出；而另一些外设使能时，也会超越 相应引脚的tris方向设置，但却将引脚直接定义为输入。端|丨/祈班选择图2.3 portc引脚框图要将模拟通道配置为数字输入通道就必须对ansel和cmcono寄存器进 行初始化。配置为模拟输入的引脚读为0。3捕捉/脉宽调制(ccp)ccp(捕捉/比较/脉宽调制)模块有一个16位寄存器，它可以用作16位捕捉 寄存器、16位比较寄存器或10位pwm主/从占空比寄存器。除了特殊事件触发 器之外，各ccp模块的操作是相同的。每个ccp模块含有3个寄存器。一个器件中可能有多个

20、ccp模块。下表列 出了各种模式下ccp模块的定时器资源。表2.1 ccp模式与定时器ccp模式定时器捕捉timerl比较timer 1pwmtimer2本系统涉及ccp模块的脉宽调制模式（pwm）的应用，下面就简要地介绍 一下pwm设置及操作方法。在脉冲宽度调制（pwm）模式下，ccpx引脚可输出分辨率高达10位的pwm 输出。因为ccpx引脚与端口数据锁存器是复用的，所以相应的tris位必须清 零以使ccpx引脚为输出状态。一个pwm输出（如图2.7）包含一个时基（周期）和一段输出高电平的时间（占 空比）。pwm的频率是周期的倒数（1/周期）。占空比二dcxb9:dcxb0ij .；周期=

21、 pr2；+ 1-j ； tmr2 = pr2+ 1, tmr2 强制为 oh；tmr2二占空比itmr2 = pr2 + 1, tmr2 强制为 oh图2.4 pwm输出波形在pic16f系列单片机中，当ccp模块工作于pwm模式时，确定pwm信 号周期所用到的定时器只能是8位宽的时基定时器tmr2,而确定pwm信号脉宽 所用到的定时器则是10位宽的时基定时器（由定时器tmr2的8位和其低端扩 展的2位共同构成）。（l）pwm周期可通过写入pr2寄存器来规定，可用以下公式计算：pwm周期=（pr2） + 1 4 tosc （tmr2预分频比）,用时间单位表示 pwm 频率（fpwm）。当tm

22、r2等于pr2时，在下一递增计数周期中将产生下面三个事件：tmr2被清零ccpx引脚被置1 pwm占空比从ccprxl被锁定为ccprxh(2) pwm 占空比可通过写入 ccprxl寄存器和 dcxbl:dcxbo (ccpxcon<5:4>)位来规定。最高分辨率可达10位：由ccprxl中的高8位和 ccpxcon<5:4>中的低2位组成。这一 10位值由dcxb9:dcxb0来表征。计算 pwm占空比的公式如下：pwm占空比=(dcxb9:dcxb0) tosc (tmr2预分频比)，用时间单位表示 dcxb9:dcxb0的值可以在任何时候写入，但直到pr2与tm

23、r2中的值相符(当 前周期结束)时，占空比的值才被锁存到ccprxh。在pwm模式下，ccprxh 是只读寄存器。ccprxh寄存器和一个2位的内部锁存器用于为pwm占空比提供双重缓 冲。双重缓冲对pwm的无毛刺操作是极其重要的。当ccprxh和2位锁存器的值与tmr2和内部2位q时钟(或tmr2预分 频器的2位)串接值相符时，ccpx引脚被清零。此时占空比结束。对于给定的pwm频率，其最大分辨率(位)为：fosc(-)r p w m=log(2)pwm工作模式的操作步骤(1) 向周期寄存器pr2中写入预定值，以确定pwm信号周期。(2) 向寄存器ccpr1l和控制寄存器ccp1con的bit

24、5、bit4中写入预定值, 以确定pwm信号脉宽。(3) 将相应的tris位清零以将ccpx引脚设为输出。(4) 通过对控制寄存器t2con的写入，以设定预分频器分频比和启用定时 器tmr2,如果有必要，还可同时设定后分频器的分频比。(5) 通过写入控制寄存器ccp1con的低4位，来设定ccp模块位pwm模 式。4定时器/计数器定时器是单片机的一个很重要的部分，用它可以产生很多不同的定时时间， 来满足程序设计的不同需求。pic16f684有三个定时器，分别是timero. timer 1. timer2.它们的用法不是很相同，下面来分别介绍这三个定时器的用法和设置问 题。timero是一个八

25、位的计数器，它有一个八位的计数寄存器tmr0,八位的预 分频器（与看门狗共用），可以选择内部或者是外部时钟源，有计数器溢出中断的 功能。timcro可以作为一个定时器或者计数器来使用，与timcro有关的寄存器有:tmro, intcon, option_reg, trisa。当timero作为定时器来使用的时候，要设置option_reg的tocs位为0, 表示用的是内部时钟，每一个指令周期tmr0的值会增加（当没有预分频的时候）, 当tmr0被赋值的时候，会有两个指令周期的延时。预分频器可以和看门狗共 用,可以由option_reg的psa位来设置，当psa为0的时候分频器选择 timcr

26、o,当psa为1的时候分频器选择看门狗。同时，与分频器的分频值可以 通过寄存器option_reg来设置，设置的值可以由1:2到1:256。当timcro的 计数器tmr0计数从ffh到00h的时候会产生溢出，同时溢出标志位（intcon 寄存器的toif位）会置位（无论timcro的中断是否开启），如果中断已经开启 了 （intcon寄存器的toie被置位），那么就会产生溢出中断。toif位需要软 件对其进行清零。当timcro作为计数器来使用的时候，就要用外部时钟源（option_reg的 tocs置1）,每次当引脚t0ck1的沿到来时timcro的tmr0会增加1,上中断 和timero

27、作为定时器使用时一样。在编程序的时候，可以用timero进行定时或 产生定时信息，下面我来解释定时器的定时时间的计算。假设timcro用的时钟 源是内部的4mhz,那么每条指令的执行时间就是lus,设timer0的预分频比 是1:256, tmr0的初值是6,那么定时时间为：256x（256-6）xlus=64mstimer 1是一个十六位的计数器。它有一个计数寄存器对（tmr1h: tmr1l ）, 时钟源也是内外可选的，具有一个2bit的预分频器，可以同步或者异步操作，具 有中断功能，但是溢出中断只能在外部时钟、异步的模式才能将单片机从sleep 中唤醒，timer 1具有捕获/比较功能，

28、还有被一些特殊事件触发功能（eccp）,比 较器的输出可以与timer 1的时钟同步。timer 1的中断编程：当timer 1的计数产生溢出的时候，如果timer 1中断 允许的话，就会产生中断。中断可以这样设置，timcrl的中断允许位tmr1ie （在pie1寄存器中）置1,寄存器intcon的peie位置1,同时总中断位gie （位于寄存器intcon中）要置为1。当定时器产生中断的时候，会把中断标志 t1if置为1 （位于寄存器pir1中），然后pc指针指向0004h地址。t1if位必 须软件清除。timcr2的功能与timcrl有些不同，timcr2是一个八位的计数器，有一个八 位

29、的计数寄存器tmr2, timcr2具有以下功能：有两个分频器，一个是前分频器,一个是后分频器。下面来介绍timcr2的编程：timer2的控制寄存器t2con作用是设置timer2的开启关闭和前后分频的 分频系数，寄存器t2con的toutps<3:0>位设置后分频系数，可以被设置成 1:1至1:16;位tmr2on为1时，timcr2开启，为0时，timcr2关闭；位 t2ckps<l:0>可以设置前分频系数，可以被设置成1、4、16。timcr2的中断可以这样控制，允许timcr2中断位tmr2ie （位于pie1寄存 器内）被置1时,timcr2中断被允许，被置

30、0时，timcr2中断禁止。寄存器intcon 的peie位置1,同时总中断位gie （位于寄存器intcon中）置为1。通过上 面的设置，timcr2就可以产生中断了。中断标志位t2if必须软件清除。2.2.2 l6562d功能介绍由于本设计采用的使开关电源供电方式，所以要求装置对电网无污染，主要 包括谐波含量、功率因数、波形畸变等。解决这个问题的积极办法是采用功率因 数校正技术。为了使电源在满足谐波标准的同时能够实现低成本、高性能，对单 级pfc的需求越来越紧迫，特别是在小功率场合。invvoltage regulator16 v21 vcompmult25vovervoltage det

31、ectionia/lozerocurrentdetectordisablemultiplier and tho optimizerstarter stopdriverstartergndzcd图2.5 l6562d内部结构框图l6562d的内部结构框图如图2.7所示。l6562d的内部乘法器带有thd最 低化专门电路，能有效控制ac输入电流的交越失真和误差放大器输出纹波失 真，从而提供高功率因数和非常低的thd。结合高线性乘法器中的thd最优化 电路，l6562d允许在误差放大器反相输入端inv脚和输出端comp脚之间连 接rc串联补偿网络，以减小误差放大器输出纹波和乘法器输出的高次谐波。另

32、外，l6562d带有源电流/灌电流为-600/800ma的推挽式输出级，并带有欠压锁 定（uvlo ）下拉和15v的电压钳位，可驱动功率mosfet （绝缘栅极场效应 管），从而可使变换器输出功率高达300w。2.2.3 hv9922功能介绍开关型led灯驱动器芯片hv9922是用于控制在连续导电模式（ccm）工作 的降压（buck）变换器拓扑的pwm峰值电流控制器，它利用85 - 264vac的交流 输入或20 - 400vdc的直流输入工作，可提供50ma的恒流驱动高亮度led灯, 为设计紧凑低成本通用离线led灯驱动器提供了解决方案。hv9922引脚排列及其内部结构如图2.8所示：图2.

33、6 hv9922结构框图当20400v的电压输入到漏极（drain ）脚时，内部高压线性稳压器产生 一个7v的dc电压出现在vdd脚。当vdd脚上的电压超过门限电平（5v ） 时，内部mosfet导通。当输入电流超过内部预设置电平时，电流传感比较器 复位rs触发器，mosfet关断。同时，单发（one-shot）电路被激活，确定关 断时间（lous l只要关断时间结束，rs触发器则置位，新的开关周期再次开始。2.3系统硬件电路设计2.3.1 ac-dc变换电路图2.7 ac-dc变换器如图所示，ac-dc变换电路由交流抗干扰电路和高压整流滤波电路两部分 组成，采取宽电源输入方式，电压输入范围为

34、ac85265v。为避免电网中的各种干扰信号影响该装置的正常工作，防止电源开关电路形 成高频扰窜，影响电网中的其他电器，所以按照各种电磁、安规认证的要求，在 进行交、直流变换时应配有抗干扰电路。抗干扰电路也称emi滤波电路。电磁干扰按噪声干扰源种类来分，可分为尖 峰干扰和谐波干扰两种;若按耦合通路来分，可分为传导干扰和辐射干扰两种。任 何电源线上传导干扰信号，均可用差模和共模信号来表示。差模干扰是在各相线 之间传输，属对称性干扰；共模干扰是在电源线与地之间传输，属非对称性干扰。 在一般情况下，差模干扰幅度小，频率低，所造成的干扰较小；共模干扰幅度大, 频率高，还可以通过导线产生辐射，所造成的干

35、扰较大。该电路最左边的接口器件为本系统的强电插头。接口的右边是一个0.25a的 保险丝器件，它将起到过流保护的作用。li、l2是差模扼流电感，c2是差模滤 波电容，也就是安全标准中所谓的x电容，一般采用聚丙烯金属化薄膜电容，容 量范围在o.oluf4.7uf; t2的初次级匝数相等、极性相反,交流电流在磁芯中产 生的磁通相反，因而可有效地抑制共模干扰。高压整流滤波电路由反向耐压值为800v的四个快恢复型整流二极管接成全 桥的形式，把220v. 50hz的工频电网电压或其它的交流输入电压直接引入，进 行全波整流，再由后面的滤波电路变成较为稳定的直流电压输出，给直流变换器 提供一个峰值约260v的

36、直流电源。2.3.2 dc-dc变换电路dc-dc变换电路是基于hv9922和mc78l05而设计的。在本电路中，hv9922是作为恒流源使用的。峰值为260v的直流输入到1 脚后，在2脚输出16v的直流电压，再经后续的稳压、滤波环节便得到了一个 相对稳定的+13v直流电，为四个驱动电路中的pfc芯片供电。pic微控制器所需要的+5v工作电压由三端稳压器mc78l05提供。为了使 输出的电压波纹系数更小，增强系统的抗干扰性能，在其后面追加了一个耐压 6.3v,容值10uf的滤波电容。u11draindc+hv9922100uvddgndl7d2533mh匕c73三c75d25丄±07

37、2 耳10u4.a122uc7422u4+ 13va8u21vtnvout2gndchirrgndchw736mc78lc5 acdr2gc68lou图2.8 dc-dc变换电路2.3.3微控制器及外围电路在说明该模块的原理之前，我先简要地介绍一下本装置所驱动的led灯的 内部结构。为了能提高led发光流明效率，这款led采用了红、绿、蓝三色组合方式, 把红光、绿光、蓝光分成三组，每组分别采用4个1w发光二极管通过矩阵式贴 片的排列形式最终组成一个发白光实体，其内部结构如下图所示：w 6. 5imn, (25mm螺丝孔图2.9 led灯内部结构图通过这种方式，白光的最大发光功率可达8w,流明效

38、率可达751m/w。为保证led灯发光颜色的均匀一致，便于实现多种色彩变化，发光体的红、 绿、蓝、白四色各自采用单独的驱动电路，分别通过pic16f684的四个脚来独立 准确控制，四种颜色可单独发光。需要说明的是，白光是按照一定的三基色组合 标准发出的，其冷暖色温是可调的。图2.10微控制器及外围电路在设计本模块时，为了加强单片机的抗干扰性，在单片机的电源端口加了一个容值为10uf的去耦电容。由于ac-dc变换电路输出的并不是标准的260v直 流电压，它可以看作是一个正弦信号和一个直流信号的叠加，其电压值随时间发 生变化，三个220k的电阻串联起来，同c14组成了一个积分电路，260v直流 电

39、压通过积分作用之后得到一个锯齿波信号（mult）,该信号一方面通过r9和 r76限流之后分别得到两个频率为100hz的正弦波，作为单片机内置a/d转换 器的模拟信号输入，另一方面可作为后面四路驱动电路的控制信号；dc-dc变 换电路得到的+13v直流电经r89和r90分压后得到一个2.8v的直流电，送入 单片机的7脚；通过编程，单片机的5脚将输出一个频率lkhz、占空比为50% 的方波，经积分电路作用后得到一个三角波控制信号（频率lkhz,峰峰值iv, 最大值3v）;单片机的3脚、12脚和13脚由软件设置为数字i/o,输出频率225hz、 占空比为25%的矩形脉冲，分别作为红、绿、蓝三路驱动电

40、路的点亮信号，白光 驱动电路的频率2khz、占空比30%的点亮信号由6脚提供。2.3.4四路驱动电路红、绿、蓝三色驱动电路的原理、元件参数基本一致，白光驱动电路部分元 件的参数与前者有一定的差别。下面就以绿光驱动电路为例来说明其工作原理。dcl422dl:c5122ih如图所示，该模块的原理与常见的开关稳压电源类似。 在本电路中，主控芯片l6562d的inv脚是内置电压误差放大器的输入端,comp脚是输出端，saw是前级控制电路输出的频率为1khz,峰值为3v的三 角波信号，green是微控制器所提供的频率为225hz的矩形脉冲信号，经c31 之后也得到一个三角波，两者叠加作为inv脚的输入信

41、号，r17跨接在两脚之 间，作为反馈电阻使用。从mult脚输入的信号由前级电路提供，可以控制该 芯片是否工作。cs脚接到了开关管q2的源极，r12为q2的电流检测电阻，当 cs脚电压达到内部乘法器输出时，通过其内部的触发器控制开关管的关断，并 一直保持关断状态到脚zcd检测到反馈电流的过零信号；脚zcd为l6562d的 过零检测端，此过零检测电路为下降沿出发，当该脚的电压下降到1.6v,且gate 脚输出高电平时，开关管开启。在脚zcd和开关变压器的原级线圈之间连有一 个由r24、r31和c13组成的反馈网络，起补偿作用；由于开关管在关断瞬间会 在漏极产生一个尖峰脉冲，电压高达上千伏，所以在d

42、c+和开关管的漏极之间 连接了一个超快恢复二极管和一个瞬态电压抑制二极管，共同钳制漏极电压，以 免污染电网。开关变压器的次级感应出高频电压后，经整流滤波供给负载。2.3.5输出过流保护电路本部分的电路原理较为简单。如图所示，在系统正常工作时，该部分不起作 用，但当系统输出电流过大时，稳压二极管被反向击穿，电路导通，光耦中的光 敏三极管受光导通，mult脚电平被强行拉低，使得各路驱动电路停止工作，起 到保护作用。由于光耦的输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点， 因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。同时，由于光耦的输入端属于电流型 工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力，所以将它作

43、为本系统的终端隔 离元件可以大大提高信噪比。3系统程序测试3.1项目实现功能使四路驱动电路同时工作，点亮led灯具内所有的发光二极管，此时led 发白光且冷暖色温达到最佳。通过编程，单片机将提供各种参数不同的控制信号。 根据需求，单片机的3脚、12脚和13脚将提供频率225hz、占空比25%的矩形 脉冲信号，6脚将提供频率2khz、占空比30%的矩形脉冲信号，而频率lkhz、 占空比50%的主控信号将由5脚提供。3.2软件设计思路本设计以振荡频率为8mhz的内部时钟作为振荡源，采用定时中断方式和 反复装载初始值的方式来得到所需要的各种控制信号。具体方法是，将各种控制 信号周期乘以其对应的占空比

44、，所得到的时间将作为定时器的定时时间。以上述 第一种信号为例，将4.44ms （频率225hz ）乘以25%得1.11ms,用timer0定时 1.11ms,相应的i/o 口置1,待timero超时溢出时，中断处理程序将预先设置的 计数变量寄存器（初值为0）加1,退出中断后由主程序通过计数值和占空比来 判定i/o 口是否取反，这样在一个周期时间内，timero将产生4次中断，从而完 成了一个完整波形的输出。上述第二种信号的产生由timerl配合中断方式完成, 方法与第一种相同，这里不再赘述。而第三种信号则利用了 ccp模块的pwm 模式来提供。需要说明的是，在执行中断处理程序时需要一定的时间，

45、这样必然会导致定 时器的定时时间产生误差，系统运行一段时间后，输出波形的占空比将发生变化, 不能满足原先的要求，为此，我在编程是将大量的工作交由主程序完成，以缩短 中断处理程序的工作量，使误差降到最低。3.3汇编程序流程为增强程序的可读性，特将整个程序划分为三个部分：硬件资源的初始化程 序、主程序和中断处理程序。由于单片机的sfr （特殊功能寄存器）区被分成 不同的存储区。在这些存储区间切换时，需要设置状态（status ）寄存器的 rpo、rp1位来选择所需存储区。1硬件资源的初始化初始化程序包括定时/计数器初始化、pwm模式初始化和i/o端口初始化四 部分。timero和timerl的初始

46、化方法类似，都是先将相应的计数寄存器清零， 然后再对预分频器进行设置，选则合适的分频比，以便计算定时初值。所不同的 是，timerl是16位的定时器，所以要分别对其计数寄存器的高字节和低字节赋初值。pwm模式初始化方法是固定的，输出信号的周期和占空比都有专门的公 式进行计算。在i/o端口的初始化中，根据需要将ra2、rc2、rc3和rc5设 置为模拟输入，rao、rai、ra4和rc4设置为数字输出。timero初始化程序流程:timerl初始化程序流程:2主程序部分在主程序中，先将看门狗定时器清零，以免产生不必要的复位，然后关闭所 有的中断，对所需各种寄存器的控制字进行设置，最后再使能全局中

47、断，启动定时器等待中断。主程序流程:3中断处理部分当某个定时器超时产生中断后，中断处理程序先判断是哪个定时器产生的中 断，然后再进行相应的处理，实现各种功能。中断处理子程序流程：4总结本论文主要论述本设计的硬件部分，并结合软件进行结构优化设计。使得本 硬件设计的到很好的简化，同时也提高了本系统设计的抗干扰性能。同时，结合 pcb检查设计技术以及一些设计规范，再一步提升系统的电气特性。此次毕业设计是大学学习过程中一个非常重要的环节。通过这个环节的训 练，我逐步掌握了一个电子产品的基本开发流程，学到了很多书本上学不到的知 识，提高了自己理论联系实际和动手实践的能力。在此期间，我深深地体会到产 品研

48、发是一个不断配合和取舍的过程，包括电子与结构的配合、电子硬件与软件 的配合，而每一种配合中都需要一些数据进行参考与验证，最后再综合考虑各方 面的因素来优化产品的成本、质量和研发时间。同时，我也懂得了基础知识的重 要性，试想，一个连元件类别和性能都不清楚的人又怎能设计出现实中可用的产 品呢。所以，一个人要想真正搞出点东西来，就必须脚踏实地，从一点一滴做起。 致谢本论文的完成是在导师的精心指导和热情帮助下完成的，在将近半年的时间 里，老师在我对课题的学习和研究以及学习和生活方面都给与了无微不至的帮助 和关心。导师渊博的学识，敏锐的科学洞察力，严谨的治学态度，强烈的创新思 想和对科研教育事业的执著追

49、求都给我留下难忘的印象，并将激励我在今后的工 作中勇敢地面对困难和挑战。在我做毕业设计期间，得到了很多人的关心和支持，是它们无私的爱才使我 能够在学习上不断进取，取得今天的成绩。也要感谢和我一起做毕业设计的舍友, 在他们的帮助下我完成了毕业设计，再次感谢所有在我做毕业设计期间给我帮助 的老师和同学们。最后，我要感谢担任我论文评审和评阅的各位老师，谢谢他们提出的宝贵意 见和建议。参考文献1 杨恒.led照明电路设计与实例精选.北京：中国电力出版社，200&12 李学海.pic单片机使用教程提高篇.北京：北京航空航天大学出版社，2007.2 方大千，鲍俏伟.实用电源及其保护电路.北京：人民

50、邮电出版社，2003.24 microchip. 14-pin, flash-based 8-bit cmos microcontrollers with nanowatt technology pic16f684. microchip technology inc.,may.2oo7 三恒星科技.pic单片机易学通.北京：科学出版社，2004.5 李朝青.单片机原理及接口技术m北京：北京航空航天大学出版社，20057 st semiconductors l6562d transition-mode pfc controlle匚 st microelectronics group of com

51、panys,mar.20028 王水平，付敏江.开关稳压电源一原理、设计与实用电路.西安：西安 电子科技大学出版社，1997.19 赵广林.常用电子元器件 识别/检测/选用一读通.北京：电子工业出版社，2007.710 童诗白，华成英.模拟电子技术基础（第三版）.北京：高等教育出版社,200411 徐大诚，邹丽新等.微型计算机控制技术及应用.北京：高等教育出版社，2003.512 myke predko . pic微控制器基础与实践diy.北京：科学出版社，2007.513 毛兴武张艳雯.新一代绿色光源led及其应用技术.北京:人民邮电出版社,2008.514 陈凯良，竺树声.恒流源及其应用电

52、路杭州：浙江科学技术出版社,1992.815 周邦雄.实用电源技术手册.辽宁：辽宁科学技术出版社，2008.116 myke predko . pic微控制器基础与实践diy-图解电子创新制作.北京:科学出版社,2007.5£ 1jl22k22kiglgubile s ys 50j vsawgreenagfeenugreenumiltgfeenousawwhtea<uwhte wssys white cusawdll红、绿、蓝光驱动电路白光驱动电路do测试程序清单list p=16f684,f=inhx8m;列表伪指令include <p 16f684.inc>；将

53、头文件含入源文件中countoequ0x20；计数变量寄存器定义count 1equ0x21tmr0aequ0bbh；tmr0寄存器初始值定义tmr1lbequ9ch；tmr1低字节寄存器初始值定义tmr1hbequoffh；tmr1高字节寄存器初始值定义raoequ0;1/0端口位定义raiequ1ra4equ4rc4equ4org0;设置复位向量地址nop;用icd调试时需要加入nop指令gotoinitialize；跳转到初始化程序入口处org0x04；中断矢量intbcfstatus,rpo;bank 0btfscpir1,tmr1if;tmr1溢出中断否？gototmr1int;是！

54、转入tmr1中断处理子程序btfscpir1,tmr2if;否！ tmr2溢出中断否？gototmr2int;是！转入trm2中断处理子程序tmr0intbcfintcon,t0if;清除tmr0中断标志位bcfintcon,t0ie咲闭tmr0计数器incfcounto, 1;count0+lmovlwtmr0a;tmro重新赋初值movwf tmrobsfintconjoie;重新启动tmroretfie；返回tmr1intbcfpir1,o;清除tmr1中断标志位bcft1con,0;关闭tmr1计数器incfcount 1,1;count1+1movlwtmr1lb；tmr1低字节赋初值movwftmr1lmovlwtmr1hb；tmr1高字节赋初值movwftmr1hbs