【浙江理工电赛】LED闪光灯电源(H题) - 嘉立创EDA开源硬件平台

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标准版 【浙江理工电赛】LED闪光灯电源(H题)

简介:LED闪光灯电源

开源协议: GPL 3.0

(未经作者授权,禁止转载)

创建时间: 2020-06-23 22:01:56
更新时间: 2023-07-01 20:58:01
描述
## 本项目获浙江理工大学第五届大学生电子设计竞赛二等奖 #### 队伍编号:ZSTU #### 队伍成员:项宜坤 郭美茜 翁翔羽 #### 指导教师:金海 ## 《校级电子设计竞赛》 设计总结报告 题目:LED闪光灯电源 设计并制作一个 LED 闪光灯电源。该电源的核心为直流-直流稳流电源变换器, 它将电池的电能转换为恒流输出,驱动高亮度白光 LED。 电源有连续输出和脉动输出两种模式,并具有输出电压限压保护和报警功能。 设计思路:本系统设计能够将电池的输入电压进行升压,升压后通过进入模式选择电路,由主控系统控制模式选择,选择模式后进入恒流控制电路,经过恒流的电流最后输入到负载端,负载端接取样电路,当负载变化造成电压超出限定幅值时,取样电路取样后送控制保护电路同时发出警报。 总体方案:本系统核心部分为DC/DC变换器,输入电源一路经过DC/DC变换器升压后进入模式选择模块,用户通过按键控制主控电路切换不同输出模式,选择后电流通过恒流控制电路实现恒流输出,最后输出接入负载。输入电源另一路经过变压后作为辅助电源给整个设计电路供电。主控电路由主控芯片组成,实现通过软件对硬件电路调控。 ![1.png](//image.lceda.cn/pullimage/1hOjfxj1uVjhnJXSkrCYmmgFGhdhu5OPrYRwK135.png) 根据设计要求,我们需要把3.0V—3.6V的输入电压转化为10V的输出电压,因此需要把低电压输入升压成高电压输出。直流电压升压有两种方法,一种是非隔离型DC/DC,另一种是隔离型DC/AC/DC。 方案一:采用非隔离型DC/DC。非隔离型DC/DC变换器优点是效率高、可输出大电流、静态电流小。非隔离型电路即根据电路形式的不同,可以分为串联开关变换器和并联开关变换器两种基本形式,其中串联开关变换器是降压式DC/DC变换器,并联开关变换器是升压式DC/DC变换器。 方案二:采用隔离型DCAC/DC。隔离型DCAC/DC变换器主要由逆变器、高频变压器和和整流器组成。基本工作原理是输入电压经过逆变器转化为较高频率的交流电压,由高频变压器将高频交流电压转换为所需要的交流电压,最后通过整流得到直流电压。 从电路设计程度上来说,方案一主要控制端是一个开关管,外围电路所需元器件较少,设计简单易于实现,方案二电路设计由逆变电路、变压电路、滤波电路等组成,设计较复杂难以实现。方案一中,电路存在输入与输出总有一个公共点,方案二则利用高频变压器将这个公共点隔离,采用方案二设计的电路会比较安全,不过由于我们的输出直流电压都在安全电压范围内,不会对人体造成伤害。所以我们选择方案一作为DC/DC变换器方案。 2.png 恒控制电路采用恒流源概念。恒流源的实质是利用器件对电流进行反馈,动态调节设备的供电状态,从而使得电流趋于恒定,只要能够得到电流,就可以有效形成反馈,从而建立恒流源。 方案一:采用一只恒流二极管。优点是电路构造简单,缺点是恒流二极管的恒流特性并不是非常好,电流规格比较少,无法满足设计精度要求。 方案二:采用两只同型号的三极管,利用三极管相对稳定的be电压作为基准。这种恒流源简单易行,但是即使是相同型号的三极管其be电压也存在个体差异,因此并不适合精密度的恒流要求。 方案三:在输出电路上串联一个采样电阻,阻值非常小不会影响电路的输出。对采样电阻的两端进行电压采样,采样电压通过INA282芯片放大并反馈给单片机,单片机将采样到的电压信号与基准值相比较,通过不断改变输出PWM波的占空比来稳定输出电压,从而稳定输出电流。 方案一、方案二受选用元器件的严格限制,无法满足精度要求。方案三用运放设计的稳流电路,利用运放的反馈调节功能,能够很好地实现稳流功能。因此,我们采用方案三作为本设计稳流控制电路的方案。    ![3.png](//image.lceda.cn/pullimage/x81vLhvV7FscOhpTUfJWLDS0f9QkHlhBcos3ckL7.png) 因为主控芯片采用STM2103单片机,内置集成ADC,可直接实现采样。所以采用电阻分压方式,在输出电路并联分压电阻,将采样到的电压反馈给单片机。当单片机检测到输出电压大于10.5V时,给蜂鸣器信号报警 4.png 程序软件流程图: ![5.png](//image.lceda.cn/pullimage/kj6dmDQKybXJgcb8OKHDUGRVRi6VvOfGN0sQjwVD.png)
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