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1、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 powerABSTRACT
2、 For general lighting, people need more white light sources. As a new light source, LED with pollution-free, long-life, vibration and shock resistant to the distinct characteristics. At present, the luminous efficiency white LED is gradually improving, the commercialization of the device has reached
3、 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 of LED become the bottleneck, there are many technical issues need
4、 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 to facilitate realization of the diversity of colors used to swi
5、tch 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11.1 课题研究的背景11.2 课题研究的方案12 系统硬件电路设计22.1 系统框图及工作原理简介22.2 系统所用主要芯片介绍3
6、2.2.1 PIC16F684功能介绍32.2.2 L6562D功能介绍102.2.3 HV9922功能介绍112.3 系统硬件电路设计122.3.1 AC-DC变换电路122.3.2 DC-DC变换电路132.3.3 微控制器及外围电路142.3.4 四路驱动电路162.3.5 输出过流保护电路173 系统程序测试183.1 项目实现功能183.2 软件设计思路183.3 汇编程序流程194 总结22致谢23参考文献21附录22测试程序清单24III1 绪论1.1 课题研究的背景白炽灯时代即将和我们告别了。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
7、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L
8、ED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。
9、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
10、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直流变换 输出保护单元 白光驱动 红光驱动 绿光驱动 蓝光驱动 市电输入 交流抗干扰 控制系统 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的直流电压，分别给四路驱动电路和PIC微控制器供电。照
11、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，增强了安全保护措施；(3)多种电压输出可选（12V，24V）；(4)控制模块采用智能控
12、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。PIC16F684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
13、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200ns。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8MHz。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220A。具有独立方向控制的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
14、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
15、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。图2.2 振荡器模块框图通过配置字寄存器（CONFIG）的FOSC 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。由于PIC16F68X属
