LED灯电气特性的测控装置的制作方法

本发明涉及开关电源领域，特别是涉及一种led电气特性测控装置。

背景技术：

led灯具依靠其功耗低、寿命长、亮度高以及绿色环保的特点，克服了传统日光灯、白炽灯等能耗高、寿命短、污染环境的缺点，成为了研究的热点，逐渐在照明市场普及，但目前市场上有一些led驱动电源质量低劣，导致led整体电路效率很低、发热严重，严重的降低了整个照明系统的效率和可靠性。另外，led在发光过程中，仍有部分能量转化为了热能，大功率led的散热能力成为影响其光电性能和寿命的关键因素之一。只有在解决好制造技术与驱动电路技术的两大前提之下，led产品才能更加快速的发展。研究表明，led灯的光衰与led电压、电流和pn结温度有关，在现有技术中，还没有一款集稳压、稳流和led灯的电压、电路、温度监测于一体的led电气特性测控装置。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明目的是提供一种led电气特性测控装置，解决现有技术中led灯驱动电源的电压、电流、温度不稳定，致使led灯发热严重，发光效率低的问题。

本发明的技术方案为：

led灯电气特性的测控装置，所述的测控装置包括分别与led灯相连的驱动电路和单片机检测电路；

所述的驱动电路包括抗浪涌保护模块、emi滤波模块、全桥整流模块、反激式变换模块、输出整流滤波模块、电压电流闭环反馈模块和pwm控制器；85v~265v的交流市电接入抗浪涌保护模块，电流通过抗浪涌保护模块后进入emi滤波模块；emi滤波模块抑制其后级的功率电路产生电磁干扰进入市电电网，同时阻止市电电网的电磁干扰进入后级电路；emi滤波模块输出的交流电流进入全桥整流电路整成直流电流后送入反激式变换器进行功率变换；反激式变换器功率变换后的直流电流经输出整流滤波模块后输出到led灯串；所述的电压电流闭环反馈模块把输出整流滤波模块输出的直流电流反馈到pwm控制器，pwm控制器根据直流电流的反馈信号输出pwm信号，pwm信号送入反激式变换器进行斩波，最终向led灯输出恒流电流；

所述的单片机检测电路包括单片机控制电路和与单片机控制电路连接的电压检测电路、电流检测电路和温度检测电路，单片机外接lcd显示屏。

所述的单片机控制电路包括单片机u7，晶体振荡器，复位电路以及jtag下载接口。

所述的电压检测电路包括由电阻r24、r25、r27、r39构成的电压检测分压网络，分压网络把驱动电路的输出电压分压后送入单片机u7的ad转换输入端口pa1，单片机u7将输出电压转化为数字量进行处理；ad转换输入端口pa1连接第一箝位电路避免电压过冲，第一箝位电路由二极管d12、d14组成。

所述的电流检测电路包括电流放大电路和电流采样电阻r15；电流放大电路由运算放大器u1；外围电阻r3、r4、r9和r11；电容c2、c3和c11构成；所述驱动电路的输出电流经电流采样电阻r15转为电压信号，送入电流放大电路放大后，经r51、c34构成的rc滤波电路滤波后，送入单片机u7的ad转换输入端口pa2，转化为数字量处理，pa2端口连接第二箝位电路，第二箝位电路由二极管d11、d13组成。

所述的温度检测电路包括热敏电阻r40、电阻r31和电容c19；随着温度变化，r40和r31构成温度检测分压网络的电压值发生改变，该电压值送入单片机u7的ad转换输入端口pa0，转化为数字量处理。

所述的单片机型号为atmegal16l，单片机配置有异步串行接口。

本发明的有益效果：

1.本发明的驱动电路采用电压，电流双控制环并联结构，电压电流闭环反馈电路由运算放大器u4、c24、r46、c15、r22、d7构成，r45、r44、r43、r47和稳压管u5构成电压基准电路，给运算放大器u4构成的闭环反馈电路提供电压基准。u4b构成电流反馈电路，u4a构成电压反馈环路。电流采样电阻r15采样led灯的电流，送入u4b，u4b输出经过二极管d7到光耦u2把电流误差信号送入pwm控制器u13，形成电流闭环控制，输出恒定电流驱动led灯点亮。电阻r5、r10对加在led灯的电压分压后送到u4a，再通过二极管d7到光耦u2，把电压误差信号送入pwm控制器u13，形成电压闭环控制。正常工作时led需要恒定电流驱动，此时电流环进行闭环控制，使得驱动器输出恒流驱动led灯稳定照明；在led灯串开路时，加在led上的电压会升高，此时电压环进行控制，使得加在led上的电压恒压，通过电压和电流反馈控制环路实现驱动器的恒流限压控制。从而提高控制器的恒流、稳压精度。

2.本发明的单片机检测电路实现了对led灯的电压、电路和温度的实时监测，对led驱动电源的研制提供可靠的数据参考。

3.经过仿真和实验验证，本发明的装置具有很好的的实用价值和应用前景。

附图说明

图1是本发明驱动电路的电路图；

图2是本发明单片机控制电路的电路图；

图3是本发明电压检测电路的电路图；

图4是本发明电流检测电路的电路图；

图5是本发明温度检测电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步的说明，参见图1-图5所述的一种led灯电气特性的测控装置，所述的测控装置包括分别与led灯相连的驱动电路和单片机检测电路；参见图1，所述的驱动电路包括抗浪涌保护模块、emi滤波模块、全桥整流模块、反激式变换器模块、输出整流滤波模块、电压电流闭环反馈模块和pwm控制器。85v~265v交流市电首先通过抗浪涌保护模块后进入emi滤波模块，该模块抑制后级功率电路产生的电磁干扰通过电源线干扰电网，同时阻止电网的电磁干扰经电源线进入后级电路；emi输出的交流电压进入全桥整流电路整成直流送入反激式变换器进行功率变换；从高频变压器副边输出后经输出整流滤波模块后输出电流；电压电流闭环反馈模块把输出电压电流反馈到pwm控制器，该控制器根据电压电流反馈信号输出pwm信号，该信号送入反激式变换器进行斩波，最终输出恒流电流驱动led灯照明。

所述的单片机检测电路包括单片机控制电路和与单片机控制电路连接的电压检测电路、电流检测电路和温度检测电路，单片机外接lcd显示屏，单片机检测电路主要通过传感器实时采样大功率led灯的电压、电流和温度数据，并且将电压、电流和温度数据实时显示在lcd显示器上，供现场直观读取，以便随时做出调整。

所述的单片机检测电路包括单片机控制电路和与单片机控制电路连接的电压检测电路、电流检测电路和温度检测电路，单片机外接lcd显示屏。

所述的单片机控制电路包括单片机u7，晶体振荡器，复位电路以及jtag下载接口。

所述的电压检测电路包括由电阻r24、r25、r27、r39构成的电压检测分压网络，分压网络把驱动电路的输出电压分压后送入单片机u7的ad转换输入端口pa1，单片机u7将输出电压转化为数字量进行处理；为防止输出电压过冲造成单片机ad端口损坏，ad转换输入端口pa1连接第一箝位电路，第一箝位电路由二极管d12、d14组成。

所述的电流检测电路包括电流放大电路和电流采样电阻r15；电流放大电路由运算放大器u1；外围电阻r3、r4、r9和r11；电容c2、c3和c11构成；所述驱动电路的输出电流经电流采样电阻r15（0.22r/2w）转为电压信号（由于r15阻值很小，其分压能力可忽略不计），送入电流放大电路放大后，经r51、c34构成的rc滤波电路滤波后，送入单片机u7的ad转换输入端口pa2，转化为数字量处理，pa2端口连接第二箝位电路，第二箝位电路由二极管d11、d13组成。

所述的温度检测电路包括热敏电阻r40、电阻r31和电容c19；随着温度变化，r40和r31构成温度检测分压网络的电压值发生改变，该电压值送入单片机u7的ad转换输入端口pa0，转化为数字量处理。

所述的单片机型号可选用atmegal16l或功能类似的其它型号，单片机对led灯的电压、电路和温度的实时监测。单片机配置有异步串行接口，可以把检测到的led灯电压、电流和温度信号送入计算机进行处理，也可把电压、电流和温度数据实时显示在lcd屏上，供现场直观读取，以便随时做出调整。

本发明使用反激式开关电源为大功率led供电，考虑到各国的市电电压不尽相同，而且各国对电器的安全规范的要求不一样，设计采用了宽电压（85v～265v）输入。led电气特性测控装置是针对led的特点开发一系列恒压恒流控制电子电路，由led恒流驱动电路和单片机检测电路两部分组成，利用集成电路技术将led的输入电流控制在最佳电流值，使得led能获得稳定的电流，并产生最高的输出光通量。同时，单片机检测电路能实现对led灯的实时监测，以便led驱动电路在输入电压和环境温度等因素发生变动的情况下以最佳方式控制led电流的大小。