专利名称：一种绿色智能数控led驱动电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及了一种LED驱动电源，属于电子技术领域尤其是高频开关电源领域。
背景技术：
随着照明技术的发展，LED照明技术由于其节能环保以及寿命长的优点，已经在生产生活中得到了较为广泛的应用。LED是将电信号转化为光信号的半导体发光器件。它具有正向导通，反向截止及超压击穿特性。LED灯应根据用途选择亮度确定驱动LED电源的功率驱动方式等，驱动电源的应满足节能，绿色经济，高效的要求。节能体现在驱动电源的功耗低；绿色经济体现在驱动电路要有较闻的功率因数；闻效体现在开关电源的转换效率闻。LED电源虽然有功耗低，节能的特点，但是由于其制造工艺复杂，材料成本高导致其造价比较高，而LED电源输出电能质量直接决定着LED灯的寿命。对LED灯进行良好维护与保养是LED拥有较长寿命的保证，所以对其工作状况进行密切的监控是十分必要的，当其工作状况如电压、电流以及环境温度等参数发生异常时，如果能及时反馈到监控端，然后对其进行检查维护，将大大延长LED电源及LED灯的寿命。并且当LED灯损坏时，及时地对其进行更换维修，将会减少因为LED灯的损坏对人们的正常工作生活带来不便。LED电源中加入功率因数校正技术是保证其输出电能绿色经济的一种重要措施，而且输出高功率因数的电能也能延长LED灯的使用寿命。常用的功率因数校正技术(PFC)包括无源功率因数校正技术和有源功率因数校正技术。数控LED电源是一个新的发展方向，将单片机控制技术应用于开关电源中，实现开关电源的数字化、智能化，可以使其功能更加完善。基于单片机控制技术的数字电源，可实现更多功能，如无线远程控制、自动调光、参数显示、GSM信息传输等。并且数控电源输出电压调节范围宽，调节精度高，人际交互性强，是开关电源未来发展的一个趋势之一。
实用新型内容本实用新型主要针对普通大功率LED电源，功率因数低、数字智能化程度低、人机交互性差、调光方式单一、应用场合单一以及不能及时报送异常工况信息导致最佳维护时机的延误进而导致LED灯的寿命缩短等缺点，设计一种高效率、绿色高功率因数，可及时报送异常工况信息的绿色智能数控LED驱动电源。本实用新型设计了一种可以通过对LED工作电压、电流及温度进行检测，发现异常工况时通过由单片机控制的GSM模块发送异常报警信息到监控端，便于监控端及时派出人员进行检修维护避免损失；本实用新型所设计的LED驱动电源，可以进行人机交互操作，设定输出所需要的稳定电压；本实用新型所设计的数控LED电源，可以根据工作场合(室内、室外)的需要选择相应的工作模式，而且有相应的调光模块，当用在室内时，可以选择基于ZIGBEE技术的无线调光方案，在室外时可以选择根据室外的光照强度自动调光方案，也可根据需要二者结合使用；本实用新型所设计的LED电源，还具有PFC有源功率因数校正电路，PFC有源功率因数校正技术相比无源功率因数矫正技术所得到的功率因数更高，使得驱动电源输出的电能更加绿色；本实用新型设计了一个主输出端口的电压、电流采样单元，单片机控制模块根据所采样到的电压、电流对输出到开关管的PWM脉冲进行调节，进而达到对输出电压、电流进行调节的作用；本实用新型还设计有温度采样单元，对LED灯及LED电源工作的环境温度进行实时采样，可以把采样到信息由单片机控制的显示模块进行显示；本实用新型所设计的LED的驱动电源除了一路主输出对LED灯供电以外，还有一路辅助输出回路对散热风扇进行供电；本实用新型所设计的数控LED驱动电源，还具有一个液晶显示模块，对实时采样到的温度、电压、电流参数进行显示；本实用新型设计的LED驱动电路，自身具有良好的散热性能，在开关管上用导热胶和一块金属铁板进行相连接，提高其散热性能。按照本实用新型所提供的技术方案，所述一种绿色智能数控LED电源，主电路拓扑结构为反激式开关电源拓扑结构，电路包括:交流输入整流滤波单元、PFC有源功率因数校正单元、反激电源变换单元、输出滤波单元、恒流双输出单元、电压/电流反馈采样单元、线性光耦隔离单元、MSP430F149单片机控制模块以及附属测温模块、液晶显示模块、键盘输入模块、自动感光调光模块、GSM无线通信模块、单片机的辅助电源模块、I/O扩展模块、晶振模块、辅助保护电路、无线遥控调光ZIGBEE模块；所述交流输入整流滤波单元，反激变换单元依次连接于恒流双输出端，在反激变换单元之前还接有一个PFC有源功率因数校正电路；恒流双输出端中一路为LED灯供电做为主输出端,一路为其散热风扇供电作为辅助输出端；在LED电源主输出端通过分压网络对电压和电流信号进行采样后输入到双反馈运算放大器中，然后由双反馈运算放大器将反馈信号通过线性隔离光耦将反馈信号输送到单片机A/D端口，然后单片机通过PI控制算法调节PWM占空比，进而达到对电压、电流的闭环控制实现恒流稳压输出；单片机上还连接有温度采样模块，温度采集模块将采集到的温度信息通过单片机A/D转换以后和采集到的电压、电流参数一起发送到由单片机控制的液晶显示模块进行显示；通过键盘模块可以实现人机交互，可以向单片机中输入所需要的电压、电流的给定值以及异常工况报警值包括电压、电流上下限，温度上下限；单片机通过采集到电压、电流与键盘输入的电压、电流参数的给定值进行比较并计算偏差，进而改变PWM占空t匕，实现PI调节的闭环控制；GSM模块的作用是:通过采集到的电压、电流、温度参数与设定的异常工况报警值作比较，当所采集到的上述任何一个参数的值超过报警值时，单片机将通过程序由GSM模块向监控端发送异常信息，进而由监控端快速派出人员进行检查维护；自动调光模块，由一个光敏电阻及其辅助电路连接于LED驱动电源的主输出端，然后将采样到的电位信息通过保护隔离电路输送到单片机的A/D 口，单片机接受到这个电位信息以后，通过程序与给定值相比较，然后改变PWM脉冲的占空比，从而实现自动感光调光；与单片机相连的ZIGBEE模块，当接收到手持遥控模块发送的调光信号以后，与单片机通讯，改变PWM脉冲占空比，从而实现无线遥控调光；单片机内置程序可以将电源设定为室外照明、室内照明、以及实验用电源等模式。所述PFC有源功率因数校正单元，采用临界导通模式有源PFC控制器，此功率因数校正单元采用平均电流法对输入的电流进行整形以匹配输入电压的波形，进而使所得到的电能的功率因数在0.98以上。所述单片机模块采用MSP430F149是一种超低功耗的混合信号处理器，具有超低电压、超低功耗、强大的处理能力、系统工作稳定、丰富的片内外设。所述单片机模块可以将采集到的异常工况信息包括电压异常信息、电流异常信息、温度异常信息通过GSM网络发送到监控终端，由监控终端做出反应，可以及时对LED灯及其电源部分进行检查维护，延长LED灯及其驱动电源的工作寿命以及减少由于LED灯损坏给人们的工作生活带来的不便。所述自动感光调光模块，可由光敏电阻及其附属电路，将光敏电阻上由于光照强度所造成的电位变化，通过隔离保护电路输送到单片机A/D 口，并由单片机根据PI控制程序，改变PWM占空比，实现自动感光调光。所述无线遥控调光模块由两个ZIGBEE模块构成，其中一个ZIGBEE模块制成手持遥控器的形式，另一个ZIGBEE模块与单片机通过串口相连，当需要无线调光时，由手持遥控器向其发送信号，另一块ZTGBEE模块接收到信号以后与单片机进行通信，最终进行改变PWM占空比实现无线遥控调光。所述单片机内置程序，可以根据需要利用程序选择LED驱动电源的用途，包括:室内用、室外用、实验室用。所述温度采样模块将采集到的温度信息输送到单片机，并由单片机将温度信息输送到液晶显示模块进行显示；如果温度过高超过了报警值，则由单片机将此温度信息通过GSM模块传送到监控端。所述人机交互模块包括一个液晶显示模块和一个键盘输入模块，实现人与单片机之间的交流。所述电路中还包含电磁干扰抑制电路，抑制电网中的电磁干扰向电源输入，同时抑制电源中产生的电磁干扰向电网中回馈。所述反馈电路采用TSM103双反馈运算放大器，双反馈输入分别为，电压反馈输入和电流反馈输入，分别通过相应的分压网络接入TSM103，一路反馈输出通过光耦连接到单片机的A/D 口。所述LED电源有两路输出，一路为LED灯供电，另外一路为其散热风扇电路供电。所述LED电路驱动电源MOSFET开关管底部,涂抹有导热胶与一块金属散热板相连，提高了本LED驱动电源自身的散热效率。本实用新型的有益效果是:I)所述一种绿色智能数控LED驱动电源，功率因数高达0.98以上，绿色节能高效。2)所述一种绿色智能数控LED驱动电源，智能化程度高，所采用主控芯片为MSP430F149低功耗混合信号处理器，具有超低压、超低功耗、以及强大的处理能力。利用MS9430F149上述特点，所设计的LED电源辅助功能完善，包括:自动感光调光，无线遥控调光，温度采样，电压、电流采样，参数显示、参数键盘输入设定，以及GSM异常信息发送功能。3)所述一种绿色智能数控LED驱动电源，由于有GSM异常信息发送模块，可以及时将LED驱动电源上发生的异常参数信息发送到监控终端，方便维修人员及时对LED灯及其驱动电路检查维护，延长了 LED灯的寿命和减少了因LED灯损坏给生产生活带来的不便。4)所述一种绿色智能数控LED驱动电源，由于其辅助功能完善，可以根据不同的应用场合的需要选择其应用模式，包括:室外路灯用，室内礼堂用，以及实验电源等。5)所述一种绿色智能数控LED驱动电源，其电路本身，由于在主要发热器件MOSFET管表面用导热胶与金属散热板相连，提高了 LED驱动电源自身的散热性能。6)所述一种绿色智能数控LED驱动电源具有双路输出，其中一路为主输出为LED灯供电，另一路为辅助输出为LED散热风扇供电，提高了 LED灯散热性能。
图1为LED电路整体结构框图。图2为LED主电路图。图3为LED功率因数校正电路图。图4为LED反馈回路电路图。图5为单片机输出PWM保护电路图。图6为主控芯片MSP430F149功能结构框图。图7为控制芯片主要控制算法方框图图8为主控芯片MSP430F149最小系统图。图9为GSM异常信息发送模块电路图。图10为LED自动感光调光电路图。图11为LED无线遥控调光模块电路图。图12为LED温度采样模块电路图。图13为MSP430F149数字显示模块电路图及键盘输入模块电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步说明。如图1所示，本实用新型所述电路包括:交流输入整流滤波单元、PFC有源功率因数校正单元、反激电源变换单元、输出滤波单元、恒流双输出单元、电压/电流反馈采样单元、线性光耦隔离单元、MSP430F149单片机控制模块以及附属测温模块、液晶显示模块、键盘输入模块、自动感光调光模块、GSM无线通信模块以及单片机的辅助电源模块、I/O扩展模块、晶振模块、辅助保护电路，还包括一个和单片机相连的用于无线遥控调光的ZIGBEE模块；所述交流输入整流滤波单元，反激变换单元依次连接于恒流双输出端，在反激变换单元之前还接有一个PFC有源功率因数校正电路；恒流双输出端中一端为LED灯供电做为主输出端，一路为其散热风扇供电作为辅助输出端；在LED电源主输出端通过分压网络对电压和电流信号进行采样后输入到双反馈运算放大器中，然后由双反馈运算放大器将反馈信号通过线性隔离光耦将反馈信号输送到单片机A/D端口，然后单片机通过PI控制算法调节PWM占空比，进而达到对电压、电流的闭环控制实现恒流稳压输出；单片机上还连接有温度采样模块，温度采集模块将采集到的温度信息通过单片机A/D转换以后，和采集到的电压、电流参数一起发送到和单片机相连的液晶显示模块；通过键盘模块可以实现人机交互，可以向单片机中输入所需要的电压、电流的给定值以及异常报警值包括电压、电流上下限，温度上下限；单片机通过采集到电压、电流与键盘输入的电压、电流参数的给定值做比较并计算偏差，进而改变PWM占空比，实现PI调节的闭环控制；GSM模块的作用是:通过采集到的电压、电流、温度参数与设定的异常报警值作比较，当所采集到的上述任何一个参数的值超过报警值时，单片机将通过程序由GSM模块向监控端发送异常信息，进而由监控端快速派出人员进行检查维护；自动调光模块，由一个光敏电阻及其辅助电路连接于LED驱动电源的主输出端，然后将采样到的电位信息通过保护隔离电路输送到单片机的A/D 口，单片机接受到这个电位信息以后，通过程序与给定值相比较，然后改变PWM脉冲的占空比，从而实现自动感光PWM调光；与单片机相连的ZIGBEE模块，当接收到手持遥控调光信号以后，与单片机通讯，改变PWM脉冲占空比，从而实现无线遥控PWM调光；单片机内置程序可以将电源设定为室外照明、室内照明、以及实验用电源等模式。如图2所示，主电路中，100V 240V交流电经过过流熔断器Fl以及压敏电阻VR1、EMI单元(电磁干扰抑制单元)后接入单相整流桥。其中，EMI单元，包括CX1、R2、R5以及LFl, R3和R5串联后并联接入主输入电路中，LFl由两个电感组成分别接在主输入电路的火线和零线上，单相整流桥后接滤波整流电路，滤波整流电路包括:C5、L2、DU C3，C5的一端接整流桥的一个输出端，后接L2、D1的阳极，二极管Dl的阴极接C3的正极，C3为电解电容。C5的另一个端子与整流桥的另一端与C3的负极接地(GNDl)。电路经滤波电路后接RCD缓冲电路，其中RCD缓冲电路由R4、R6、C6和D4组成，其中R4与R6串联后再与C6并联后接D4的阴极，D4的阳极接MOSFET开关管Ql的漏极，Ql的源极经过Rl后接地(GNDl)，Ql的门极经过R9接PWM波输入。RCD的上端即C6的上端接变压器Tl的3脚。Tl的4脚和5脚形成一路辅助绕组，Tl的4脚经过D5、R8、C8整流、限流、滤波后输出一路12V的电源，此12V的电源经过降压模块可以得到5V、3.3V的电压为MSP430F149单片机和PFC功率因数校正芯片L6562及其它电路模块供电，Tl的5脚接地(GNDl)。Tl的2脚悬空。Tl的副边有8、9、10、11四个引脚，其中9引脚和11引脚构成的绕组为主输出电路绕组为LED灯供电，主输出端子为V+和V-。Tl的9引脚与Rl、C1、D2组成的并联网络串联，此并联网络由Rl与Cl串联后与D2并联组成，并且D2的阳极与Tl的9引脚相连。然后Tl的9引脚与11引脚组成的主输出电路中在并联一个电解电容C2接着再并联R3和LEDl组成的串联网络，其中R2与LEDl的阳极串联，LEDl为发光二极管。接着主电路V+—路再串联一个电感LI,然后主输出电路中再并联一个电解电容C4,其中C4的正极与主输出V+电气端子相连，C4的负极与主输出V-电气端子相连。变压器Tl的8引脚和10引脚构成的绕组为辅助绕组为LED灯散热风扇供电，辅助输出端子为V2+和V2-。Tl的8引脚与D3的阳极串联后再与C7并联后接辅助输出的V2+电气端子，Tl的10引脚与主输出V-以及辅助输出V2-共同接地(GND2)，其中C7的正极与Tl的8引脚，V2+相连，负极与V2-相连，C7为辅助输出的滤波电容。此外，在主电路中，还有三个电气端子，VA、VL、VB是为了接入PFC功率因数校正电路预留的电气端子，其中VA接在整流桥之后的电路中，VL接在Dl的阳极，VB接在Dl的阴极。如图3所示，PFC功率因数校正电路主要由临界模式功率因数校正器件L6562，MOSFET开关管Q2及其辅助电路组成。由主电路引出的VA电气端子与Rll和R13组成的串联电路相连，然后经过一个ClO与R17组成的并联网络接在L6562的3端即MULT端，其中ClO与R17并联的一端和R13相连，二者并联的另一端接地。由主电路引出的VB电气端子经过Rl2和R14组成的串联电路接入L6562的I端即INV端，此外L6562的I端还经过Rl5与地(GNDl)相连，I端INV和2端COMP之间接有一个电容C9。L6562的4脚CS经过一个阻容网络接在MOSFET管Q2的源极，这个阻容网络包括C11、R19、R20, Q2的漏极接主电路引出的电气端子VL，Q2的栅极经过R18和D6的并联电路与L6562的7端即⑶端相连，其中Q2的栅极与D6的阳极相连。L6562的6端接地(GNDl)，8端接12V电源，5端Z⑶经R16和L3接地(GNDl)。如图4所示，LED主输出反馈回路主要由TSM103双反馈运算放大器，光耦PC817A及其辅助电路组成。在主输出反馈电路中，在V-上接有一个电位检测电阻R24。从V-—端还有一个分支通过R19接到芯片U2:TSM103的Creef端。在V+ —侧有一个由R23和R25组成的分压网络接在芯片U2的Vrin端，其中R25接GND2。从R24左端引出一个分压网络R26和R27，从R26和R27连接的部位引出一个导线接U2的Crin端。在U2:TSM103的Creef端和OUTOUT端接有一个阻容串联电路R33和C18。在U2的Vrin端和OUTPUT端接有一个阻容电路R31和C17。U2的OUTPUT端通过R32接在光电耦合器U3的发光二极管的阴极。通过变压器Tl的8脚引出的辅助电源通过D8和R28接在U3:PC817A的发光二极管的阳极，其中R28接在D8的阴极。在U3的发光二极管之间还并联有电阻R30。由Tl的8脚引出的电源还存一个整流滤波电路，包括C15、D9、C16，其中D9的阳极和D8的阳极一起接在变压器Tl的8脚。C16的阳极接在D9的阴极，C15的阳极接在U3的发光二极管的阳极，C15的阴极接在和变压器Tl的10脚一起接地(GND2)。U3:PC817A的光敏晶体管的集电极接在5V电源上，发射极通过R34接地(GND2)。从U3的光敏晶体管的发射极还引出一个引脚接入单片机MSP430F149的P6.0 口。如图5所示，单片机PWM保护电路主要由光电耦合器PC817A，芯片IR2101及其辅助电路组成。MSP430F149单片机输出的PWM脉冲接在光耦PC817A的发光二级管的阳极，这个发光二极管的阴极接地(GND2)。光耦PC817A的光敏晶体管的发射极接地(GNDl)，集电极接在三极管Q13的基极，然后由一个12V的直流电压分别通过R63和R61加在Ql3的基极和集电极上。Q13的发射极通过R65接地(GNDl)。从Q13的集电极还引出一根导线接在芯片IR2101的2端(HIN)。12V的直流电经过C58滤波以后加在芯片IR2101的I端(VCC)，其中C58的阳极接在12V电源上，负极接在GNDl上。12V的直流电通过D14加在芯片IR2101的8端(VB)上，其中D14的阳极接在12V电源一端，阴极接在IR2101的8端(VB)。IR2101的7脚接R62输出到开关管Ql的基极。图中的rectified电气端子为主电路经过整流滤波后的电气端子。如图6所示，由MSP430F149为核心控制芯片组成的控制功能由以下模块组成:测温模块、自动调光模块、手动无线调光模块、电压/电流米样模块、GSM信息传送模块、人机交互模块(包括:液晶屏显示模块、键盘输入模块)、PWM输出模块。各模块具体工作过程:测温模块将采集到的系统温度信息传送到单片机，然后由单片机内部的程序对温度信息做相应的处理，并做出相关执行动作，比如将温度信息发送到液晶屏进行显示，当温度过高时将报警信息通过GSM模块发送到监控终端做相应处理；自动调光模块将采集到的光敏电阻上的电位变化，输入到单片机的A/D转换口，然后由单片机的内部程序，改变PWM脉冲达到PWM调光的目的；手动无线调光模块由两个ZIGBEE模块组成，一个ZIGEBEE模块内置在电源板上和单片机进行通讯，另外一个ZIGEBEE模块制成遥控器的形式，向电源板上的ZIGBEE模块发送调光指令，然后与单片机进行通讯，由内置程序改变PWM脉冲的占空比，进而达到手动无线调光的目的；电压/电流采样模块由图4提到的电压/电流采样反馈模块来完成，将电压/电流反馈信号输送到单片机的A/D转换口，由单片机的内部程序改变PWM的占空比；GSM模块主要是将单片机内部程序认为的异常电压、电流、温度信号传输到监控终端，由监控终端做出反应，对LED灯的异常工作状况进行处理；人机交互模块主要由液晶屏显示模块和键盘输入模块组成，液晶屏显示模块用于显示温度、电压、电流等信息，键盘输入模块主要用于向单片机内部输入电压、电流、温度的给定值以及异常报警值；PWM输出主要由单片机输出PWM脉冲来驱动开关管达到电源变换的目的。如图7所示，单片机内部的控制算法主要是PI控制算法。具体过程是，根据电压/电流的给定值与实际采样值的偏差运用PI控制算法对PWM的占空比做出相应的调节，进而达到调节电压/电流的目的。如图8所示，为MSP430F149的最小工作系统。主要由以下几个部分组成:5V电源输出稳压电路，3V电源输出稳压电路,外部晶振电路，JTAG测试电路,复位电路，I/O扩展电路组成及其它外围辅助电路组成。5V电源输出稳压电路:12V的电压经过DlO接在芯片AMS(I)的输入端IN端，其中DlO的阳极接在12V电源上。AMS(I)的VOUT端经过电容C22和C21滤波以后输出5V电源。AMS(I)的GND/ADJ端接地(GND2)。12V的电源还经过R35和Dll接地(GND2)。3V电源输出稳压电路:5V电源经过C20滤波以后接在AMS(2)的IN端，AMS⑵的VOUT经过C19滤波以后输出3V直流电源，AMS⑵的GND/ADJ端接地(GND2)。I/O扩展电路:主要由4个Headerl6组成分别为JPU JP2、JP3、JP4。其中JPl的I到16引脚分别对应单片机的 DVcc, P6.3、P6.4、P6.5、P6.6、P6.7、VREF+、XIN、XOUT、VeREF+、VeREF-, Pl.0、Pl.1、Pl.2、Pl.3、Pl.4 JP2 的 I 到 16 引脚分别对应单片机的 P5.5、P5.6、P5.7、XT20UT、XT2IN、TD0、TD1、TMS、TCK、RST、P6.0、Ρ6.1、Ρ6.2、AVss、GND、+3.3V ；JP3 的 I到 16 引脚分别对应单片机的 P1.5、Pl.6、Pl.7、Ρ2.0、Ρ2.1、Ρ2.2、Ρ2.3、Ρ2.4、Ρ2.5、Ρ2.6、Ρ2.7、Ρ3.0、Ρ3.1、Ρ3.2、Ρ3.3、Ρ3.I JP4 的 I 至Ij 16 引脚分别对应单片机的 Ρ3.5、Ρ3.6、Ρ3.7、Ρ4.0、Ρ4.1、Ρ4.2、Ρ4.3、Ρ4.4、Ρ4.5、Ρ4.6、Ρ4.7、Ρ5.0、Ρ5.1、Ρ5.2、Ρ5.3、Ρ5.4。复位电路:由3.3V的直流电压通过R37接在按钮开关SI的3脚和4脚，SI的I脚和2脚并联接在一起接地(GND2)，在R3和地之间接有一个电容C28。单片机晶振电路:在单片机MSP430F149的8脚XIN和9脚XOUT之间接有晶振Y2。外围电路:在单片机I脚接有经过C27滤波稳压以后的5V电压，在单片机的64脚接有经过电容C26滤波稳压的5V电压，C26的另一端接地(GND2)，单片机的63脚和62脚接地(GND2)，5V电压经过R36和滤波电容C23接在单片机的58脚，C23的另一端接地(GND2)，在单片机53脚和52脚之间接有一个晶振Yl，Yl的I脚经过电容C25接地，Yl的2脚经过电容C24接地。如图9所示，GSM发送模块主要由芯片TC35、MAX232AC组成。TC35的5个VBATT+端分别通过整流滤波网络接在+5V的电源上，这个滤波网络包括D13、C34。其中，D13的阳极接在5V电压上，C34的正极和D13的阴极接在一起，C34的阴极接地(GND2)。TC35的5个GND脚连接在(GND2)上。5V的电压经过C35、Q6、R45、R44接在TC35的IGT端，其中C35的两极分别接Q6的集电极和发射极，Q6的发射极接地，Q6的集电极和R34接在一起，R45的两端分别接在Q6的发射极和基极，R44的两端分别接在Q6的基极和TC35的IGT端。5V的电压源经过D12、R41、Q4、R42接在TC35的SYNC端，其中R41接在D12的阴极和Q4的发射极之间，Q4的集电极接地，Q4的基极经过R42接在TC35的SYNC端。芯片5为预留的SIM CARD插槽，和TC35上相对应名字的管脚进行连接。MAX232AC的R20、T21、RIO、T10、TlI 分别接在 TC35 的 RTSO、CTSO、RXDO, TXDO, RTS 端子。MAX232AC 的 V-经过电容 C33 接地(GND2) ,MAX232AC的GND端接GND2。VCC经过滤波电容C32接5V电压，C32的一端接5V电压，另一端接GND2, V+经过C31接GND2。Cl -和Cl+之间接电容C30，C2-和C2+之间接电容C29。MAX232AC的RlI通过R39接在Jl的3端，MAX232AC的TlO通过R40接在Jl的2端，Jl的5端接GND2。如图10所示自动调光电路。在主电路主输出端，并接有三个电阻R46、R47、R48，其中R47为光敏电阻。从R47下端经过滤波电容C37引出一根导线接在R50上，R50的下端分别接LM358的3脚和R51的可调端子上，R51滑动变阻器的一端接在LM358的3脚，另一端接地(GND2)。U5:TL431CLP三端稳压器的I脚接12V电源，3脚接地(GND2)，2脚经过R35接在LM358的6脚(B-端)，并且U5的I脚和2脚通过一根导线相连。R53 —端接在R52上，另一端接在GND2上。U4:LM358的I脚和2脚连接在一起通过R49接在它的6脚上，U4的8脚接5V电压。U6:0PA340的5脚接3.3V的电压，I脚和4脚连接在一起接MSP430F149的P6.0端口，3脚接U4的7脚，2脚接GND2。如图11所示ZIGBEE通讯模块主要由CC2530芯片及其外围电路构成。3.3V的电压通过C43和C42滤波后接在CC2530的31脚，通过C40和C41滤波后接在CC2530的27、28、29脚且三者连接在一起，通过C39滤波以后接在CC2530的24脚，通过C38滤波以后接在CC2530的21脚，通过C45滤波以后接在CC2530的10脚，通过C44滤波以后接在CC2530的39脚。CC2530的1、2、3、4脚连接在一起以后接GND2。CC2530通过17脚和16脚和单片机MSP430F149的UTXDO和URXDO端进行串口通信。CC2530的41脚接地。CC2530的30脚通过R54接地。CC2530的40脚通过C53接地。在CC2530的22脚和23脚之间接有一个晶振XI，其中Xl的I脚接CC2530的23脚，2脚接CC2530的22脚，并且Xl的I脚和2脚分别通过C54和C55接地。在CC2530的32脚和33脚之间接有一个晶振X2，其中X2的I脚接CC2530的33脚，2脚接CC2530的32脚，并且Xl的I脚和2脚分别通过C56和C57接地。在CC2530的25和26脚分别通过电容C48和电容C51接在L7的两端。L6的一端和L7接在一起，另一端接GND2。C46的一端和L6接在一起，另一端和L8的一端接在一起，L8的一端和C51接在一起，另一端和C49的一端接在一起，C49 一端和C47接在一起，另一端接GND2，C50的一端和C47接在一起，另一端和GND2接在一起，天线Pl接在C50上。如图12所示温度采集模块主要由DS18B20和其辅助电路组成。DS18B20的I脚接GND2，2脚和3脚之间皆有电阻R55，DS18B20的3脚接5V电压，然后DS18B20的2脚接在单片机21脚P2.1 口。如图13所示的人机交互模块电路，主要由键盘输入模块和液晶显示模块组成。其中液晶显示模块由IXD12864来进行实现，键盘模块由按键S2、S3、S4、S5组成的独立键盘构成。+3.3V 的电压分别通过 R56、R57、R58、R59 连接在 S2、S3、S4、S5 上，S2、S3、S4、S5 的两一端接GND2。在R56和S2、R57和S3、R58和S4、R59和S5之间分别引出一根导线连接在单片机MSP430F149的Pl.7、Pl.6、Pl.5、Pl.4端口。液晶显示模块IXD12864的2脚接+5V电压，I脚接GND2，3脚接滑动变阻器R60的控制端，R60的上端接+5V电压，下端接地。LCD12864的4脚接+5V电压。LCD12864的5脚和6脚分别接单片机MSP430F149的P2.0和P2.1端口。LCD12864的17脚和18脚接+5V电压，20脚接地(GND2)。本LED驱动电源，通过单片机内部的程序，实现不同使用场合的切换，主要场合有:室外比如路灯用LED电源，室内比如会堂用LED电源，以及实验室用电源等等。本LED驱动电源的两个MOSFET管Ql、Q2为电源中的主要发热器件，在这两个开关管的表面用导热胶与一块大小与整个电源板尺寸相同的金属板相连，来提高其散热效率。
权利要求1.一种绿色智能数控LED驱动电源，其特征是包括:交流输入整流滤波单元、PFC有源功率因数校正单元、反激式DC/DC电源变换单元、输出滤波单元、双路恒流输出单元、电压/电流反馈采样单元、线性光耦隔离单元、MSP430F149单片机控制模块以及附属温度采样模块、液晶显示模块、键盘输入模块、自动感光调光模块、GSM无线通信模块、单片机的辅助电源模块、I/O扩展模块、晶振模块、辅助保护电路、无线遥控调光ZIGBEE模块；所述交流输入整流滤波单元，反激式DC/DC电源变换单元依次连接于双路恒流输出单元，在反激式DC/DC电源变换单元之前还接有一个PFC有源功率因数校正单元；双路恒流输出单元中一路为LED灯供电做为主输出端,一路为其散热风扇供电作为辅助输出端；在1^0电源主输出端通过分压网络对电压和电流信号进行采样后输入到双反馈运算放大器中，然后由双反馈运算放大器将反馈信号通过线性光耦隔离单元将反馈信号输送到单片机A/D端口，然后单片机通过PI控制算法调节PWM占空比，进而达到对电压、电流的闭环控制实现恒流稳压输出；单片机上还连接有温度采样模块，温度采样模块将采集到的温度信息通过单片机A/D转换以后和采集到的电压、电流参数一起发送到由单片机控制的液晶显示模块进行显示；通过键盘输入模块可以实现人机交互，可以向单片机中输入所需要的电压、电流的给定值以及异常工况报警值包括电压、电流上下限，温度上下限；单片机通过采集到的电压、电流值与键盘输入模块输入的电压、电流参数的给定值进行比较并计算偏差，进而改变PWM占空比，实现PI调节的闭环控制；GSM无线通信模块的作用是:通过采集到的电压、电流、温度参数与设定的异常工况报警值作比较，当所采集到的上述任何一个参数的值超过报警值时，单片机将通过程序由GSM无线通信模块向监控端发送异常信息，进而由监控端快速派出人员进行检查维护；自动感光调光模块，由一个光敏电阻及其辅助电路连接于LED驱动电源的主输出端，然后将采样到的电位信息通过保护隔离电路输送到单片机的A/D 口，单片机接受到这个电位信息以后，通过程序与给定值相比较，然后改变PWM脉冲的占空比，从而实现自动感光调光；与单片机相连的无线遥控调光ZIGBEE模块，当接收到手持遥控模块发送的调光信号以后，与单片机通讯，改变PWM脉冲占空比，从而实现无线遥控调光；单片机内置程序可以将电源设定为室外照明、室内照明、以及实验用电源等模式。
2.如权利要求1所述一种绿色智能数控LED驱动电源，其特征在于:所述PFC有源功率因数校正单元，采用临界导通模式有源PFC控制器，此功率因数校正单元采用平均电流法对输入的电流进行整形以匹配输入电压的波形，进而使所得到的电能的功率因数在0.98以上。
3.如权利要求1所述一种绿色智能数控LED驱动电源，其特征在于:所述自动感光调光模块，可由光敏电阻及其附属电路，将光敏电阻上由于光照强度所造成的电位变化，通过隔离保护电路输送到单片机A/D 口，并由单片机根据PI控制程序，改变PWM占空比，实现自动感光调光。
4.如权利要求1所述一种绿色智能数控LED驱动电源，其特征在于:所述无线遥控调光ZIGBEE模块由两个ZTGBEE模块构成，其中一个ZIGBEE模块制成手持遥控模块的形式，另一个ZIGBEE模块与单片机通过串口相连，当需要无线调光时，由手持遥控模块向其发送信号，另一个ZIGBEE模块接收到信号以后与单片机进行通信，最终进行改变PWM占空比实现无线遥控调光。
5.如权利要求1所述一种绿色智能数控LED驱动电源，其特征在于:所述温度采样模块将采集到的温度信息输送到单片机，并由单片机将温度信息输送到液晶显示模块进行显示；如果温度过高超过了报警值，则由单片机将此温度信息通过GSM无线通信模块传送到监控端。
6.如权利要求1所述一种绿色智能数控LED驱动电源，其特征在于，所述人机交互模块包括一个液晶显示模块和一个键盘输入模块，实现人与单片机之间的交流。
7.如权利要求1所述一种绿色智能数控LED驱动电源，其特征在于，所述电压/电流反馈采样单元采用TSM103双反馈运算放大器，双反馈输入分别为，电压反馈输入和电流反馈输入，分别通过相应的分压网络接入TSM103，一路反馈输出通过线性光耦隔离单元连接到单片机的A/D 口。
8.如权利要求1所述一种绿色智能数控LED驱动电源，其特征在于，所述LED驱动电源有两路输出，一路为LED灯供电，另外一路为其散热风扇供电。
9.如权利要求1所述一种绿色智能数控LED驱动电源，其特征在于，所述LED驱动电源在MOSFET开关管底部，涂抹导热硅胶与一块金属散热板相连，提高了本LED驱动电源自身的散 热效率。
专利摘要本实用新型公开了一种绿色智能数控电源，其包括交流输入整流滤波单元、PFC有源功率因数校正单元、反激电源变换单元、输出滤波单元、恒流双输出单元、电压/电流反馈采样单元、线性光耦隔离单元、MSP430F149单片机控制模块以及附属测温模块、液晶显示模块、键盘输入模块、自动感光调光模块、GSM无线通信模块、单片机的辅助电源模块、I/O扩展模块、晶振模块、辅助保护电路、无线遥控调光ZIGBEE模块。其优点是高效率、绿色高功率因数，可及时报送异常工况信息、数字智能化程度高。
文档编号H05B37/02GK203057591SQ20122054679
公开日2013年7月10日 申请日期2012年10月22日 优先权日2012年10月22日
发明者沈艳霞, 李帆, 周园, 纪志成, 吴定会, 赵芝璞, 潘庭龙 申请人:江南大学