基于BTS629的自動調光裝置的設計實現

摘 要：為了實現自動調光，簡要分析BTS629電路，并采用脈寬調制技術(PWM)對照明燈具及LED的功率進行連續控制以實現自動調光的工作原理。應用該IC芯片和光敏電阻設計了能夠實現燈光自動調節的電路，并通過實測光敏電阻參數給出調光比較電位設計的方法。該裝置可廣泛應用于建筑、街道、汽車等照明應用場合，節能效果顯著。
關鍵詞：節能；交通事故；自動調光；脈寬調制；BTS629

0 引 言
在世界能源越來越匱乏的今天，節能顯得尤為重要。如果建筑物內照明燈具、街道路燈、汽車行駛照明燈等照明系統，能夠根據環境自然光照強度自動調節其功率，則將會帶來巨大的節能效益。例如，當環境自然光強烈時減小燈具的功率；當光強較弱時增大其功率。然而，若依靠人工實現這種調節將會帶來增加人力成本，調節滯后，不夠精確靈敏等諸多不便。另外，在汽車燈光照明應用中，駕駛員在行駛中開關汽車行駛照明燈，容易使注意力分散而造成道路交通事故。為此，在建筑、街道、汽車等的照明系統中采用自動調光技術既能節約大量能源，又可以減少人力投人，快捷靈敏，尤其在汽車上得到應用可使駕駛員集中注意力，從而利于避免交通事故的發生。

1 BTS629集成IC的自動調光工作原理
BTS629是西門子公司研制生產的一款采用脈寬調制(PWM)技術對照明燈具及LED的功率進行連續控制的集成電路，具有欠壓、過壓自動停機，過載及溫度超限自動保護，靜電泄放(ESD)及射頻干擾(RFI)最小化功能特點；控制應用外圍電路簡單容易操作，特別適合于燈光自動調節的應用需求。 BTS629的自動調光應用原理框圖如圖1所示。

內部主要包括時鐘發生器、脈寬比較器、邏輯電路、限流電路和電力場效應晶體管(P-MOSFET)，輔助部分有過／欠壓檢測(Over／Under Voltage Detection)、過壓保護(Overvoltage Protection)、溫度檢測和用于輸出參考電壓的電壓調節模塊。時鐘波形序列和由IC外部提供的比較電壓VC(PIN2腳)輸入脈寬比較器，經過脈寬調制產生與輸入比較電壓VC保持同步變化的等幅不等寬脈沖序列，即PWM波。該PWM波與過／欠壓檢測和溫度傳感信號一起提供給邏輯控制電路，產生控制 P-MOSFET門極導通與關斷的開關信號。整個電路的工作過程是：當輸入比較電壓VC增大時，PWM波的占空比增大，每個開關周期管子的導通時間增加，主電路輸出的平均電壓增大；反之，主電路輸出的平均電壓減小；當發生欠／過壓或過載溫度升高時，由控制邏輯電路自動減小脈寬以保護電路。
PWM調制技術基于采樣控制理論的沖量等效原理：即沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環節上時產生的效果相同，如圖2所示。將圖2(a)中正弦半波在時間上7等分，每一段記為TPWMi，則每一段正弦脈沖波形的沖量Ii(面積)各不相同，若在TPWMi段的中心處生成一個幅度相同的矩形脈沖，且使該等幅矩形脈沖序列符合2個條件：
(1)其每個脈沖與對應的正弦分段脈沖的沖量Ii相等；
(2)矩形脈沖序列足夠高，以使得各個脈沖在TPWMi的中心處互不重疊，則可得到圖2(b)所示的等幅矩形脈沖序列，該序列每個脈沖的周期均為 TPWM，而脈沖寬度各不相同。這種方法稱為脈寬調制技術，該方法得到的脈沖系列稱PWM波。那么根據沖量等效原理可知，該PWM波與正弦半波相同，若以此波的脈沖作為全控型開關管的門極控制信號則可方便地得到所需波形的功率形式。