LED可控恒流源驅動系統設計方案

3.2LED驅動電路

圖4所示的電路可以很方便地實現電壓/電流的轉換。運放U1A構成比較器，U1C構成電壓跟隨器，起負反饋作用。輸入信號Vi與反饋信號Vf比較，在比較器U1A的輸出端可得輸出電壓V1，V1控制運放U1B的輸出電壓V2，從而改變三極管Q1的輸出電流IL，而輸出IL又影響反饋電壓Vf，到達跟蹤輸入電壓Vi的目的。輸出電流IL的計算式為IL=Vf/R13，因負反饋使Vi=Vf，故而IL=Vi/R13.若R13取值為10Ω，則可實現0~5V/0~500mA的V/I轉換；若所選擇器件的性能參數穩定，運放UA1，UA2的放大倍數足夠大，則其轉換精度較高。V13的電壓由單片機配合D/A輸出控制，可很方便實現數字恒流源輸出。

3.3D/A轉換電路

DA轉換電路如圖5所示。

4 軟件設計

軟件系統的任務主要有D/A轉換、步進加減、鍵盤掃描、液晶顯示、時鐘等功能。為了將所有任務有序的組織起來，軟件系統采用前后臺結構。其中鍵盤掃描、液晶顯示，放在主程序中，D/A轉換任務需要定周期運行，放在時基中斷服務子程序中運行，有效的保證了重要任務能及時執行。

系統采用看門狗技術，若程序出現死循環或者跑飛現象，單片機內部的看門狗將使單片機復位，將單片機重新拉回有序的工作狀態。

4.1主程序

系統上電復位后，主程序首先完成系統初始化，其中包括I/O口，中斷系統，定時器/計數器等工作狀態的設置，系統變量賦初值等工作。

完成系統初始化后打開中斷，隨之進入鍵盤掃描程序，鍵盤掃描獲取鍵值后，根據鍵值完成設定預置電流值、步進加減、時鐘調節等，并通過LCD顯示輸出電流值和時間。主程序流程圖如圖6所示。

4.2D/A轉換程序

D/A轉換器DAC0832的接口形式為并行接口，因此在對DAC0832進行操作時需要考慮到時序問題。D/A的控制流程圖如圖7所示。

4.3時鐘程序

由于時鐘沒有借助任何外圍器件，僅依靠單片機內部定時器來完成時鐘運行，因此對定時器進行操作時采用溢出中斷法，秒、分、時的過渡采用累加跳轉處理法。時鐘的控制流程如圖8所示。

5 測試結果與分析

5.1測試儀器

本系統的測試儀器為4位半數字萬用表（勝利VC9806+），示波器。

5.2測試數據

測試數據如表1所示。

測試結果分析：由表1可知輸出電流滿足要求，同時，電流值小時，輸出電流更接近給定電流。電流值較大時，由于系統散熱性能不夠優良導致恒流源電源性能下降，引起誤差增大。誤差存在的原因主要是采樣電阻制作誤差，同時系統工作時采樣電阻與LED燈發熱引起誤差，但總的看來，該電流源有較好的精度。

5.3難點分析

恒流源的設計與制作過程遇到的主要難點在于如何減少紋波。通過仔細分析，確定要使紋波盡可能小，需要運算放大器的電源和輸入端信號要穩定。因此。采用獨立電源供電，保證了放大器有穩定電源電壓，進而使輸出較小的紋波電流成為可能。然而，當將控制電路與主電路結合在一起時，輸出紋波電流的增大又成為一大問題。這是由于控制電路的輸出有紋波，加到運算放大器的輸入端將紋波放大，導致輸出電流紋波加劇。為解決這一問題，我們在運放輸入端并聯電容，以達到濾波的目的，從而較好的解決紋波問題。

本系統以8位STC89C52單片機控制、調整主電路輸出電流，并通過液晶顯示電流值，完成了數控恒流源的制作。驅動電路是由運算V/I轉換電路構成電流閉環反饋控制系統構成，根據運算V/I轉換電路構成電流閉環反饋控制系統計算出的值和測試結果非常接近，恒流特性較好。通過按鍵調節D/A輸出電流，實現了輸出電流可調，步進加、減等功能。該驅動硬件電路簡單，可靠性好，實時性強，調整方便，性價比高。該方案稍加改造即可實現各類容量的直流恒流系統。