基于開關電源芯片MC33167的LED驅動器開發

電流源電路如圖3所示，通過外部疊加電壓Uc來控制輸出電流。由疊加原理可知：

IL為負載電流，若取R4=R5，R6=R7，Uref=5 V，單片機輸出的控制電壓Uc為0～5 V，偏置電壓Up為5 V。當Uc=0時，IL=0；當Uc=5 V時，IL=1 A，采樣電阻Rc=0．25 Ω，可得：IL=0．2Uc。因此通過調整控制Uc的大小，可以線性控制輸出電流的值。

4．2 LED驅動器的閉環穩定性分析

由上述可知驅動器控制系統各部分的傳遞函數，當PWM輸出接LC濾波器時，可以得到其總體控制結構如圖4所示。

綜合考慮LED驅動器的用途，在設計時控制系統首要考慮系統穩定性和控制精度，同時驅動器主要用于汽車，外界干擾比較大，而且調光速度不會很快，因此系統帶寬不需要很大。取濾波電感200μH，電容20μF，此時濾波器諧振頻率ωn=15．8 krad·s-1，驅動器開關頻率ω=452 krad·s-1，所以輸出紋波衰減約818倍，完全滿足濾波要求；實測電感電阻及電源芯片內阻之和Rin=0．1Ω，負載電阻10Ω，阻尼系數ξ=0．4 73，此處選擇較小的ξ也有利于濾除紋波；電流采樣電阻0．1 Ω，滯后校正電路中R2=100 Ω，R3=10 kΩ，C3=1μF，兩個轉折頻率ω1=100 rad ·s-1，ω2=10 krad·s-1，因此有效地降低系統高頻增益，并且消除了ξ對系統穩定性的影響；同時驅動器PI控制器中Rf=2 000Ω，Cf=1μF，其零點轉折頻率ω0=500 rad·s-1，處于滯后校正極點轉折頻率ω1=100 rad·s-1與系統剪切頻率ωc=1150 rad·s-1之間，因此使整個系統幅頻特性以-20 dB／dec穿過0 dB線．提高了系統的穩定性。

濾波器內阻Rin=0．1 Ω時，負載電阻R=10 Ω，L=190μH，C=20μF時系統開環波特圖如圖5所示，其中圖5a為系統不帶滯后校正環節時的波特圖，圖5b為滯后校正后的波特圖。由圖可知，經過滯后校正系統變穩定，且相角裕度比較大。

4．3 LED驅動器電路設計

驅動電流源電路以開關電源芯片MC33167為核心，其工作原理圖如圖6所示。

首先考慮電壓源，通過電壓源的實驗電路充分了解電源的工作原理。然后設計得出電壓源，通過電壓源的實驗電路充分了解電源的工作原理。然后設計外部電流反饋環及外部電流控制電路。由于單片機的輸出電壓范圍為0～5 V，因此控制電路還應包括控制電壓與單片機輸出電壓的匹配電路。驅動器智能控制模塊電路以單片機PIC18F258為核心，它采用16位高性能RISC CPU，具有1536字節RAM，32 k FLASH，片內含有A／D，EEPROM存儲器，具有PWM輸出功能，并集成了硬件實現的USART和CAN串行接口。單片機控制模塊電路其外圍配置有電源、復位、晶振，以及基于PWM信號的電壓輸出、485-Can通信接口收發器等電路。