文档介绍：2014年湖北省电子设计大赛暑期培训
智能调光LED台灯
第六组
组员:张建勋,甘杰,原子桢
指导老师:邵建设,谢伟
摘要
本智能调光LED台灯有自动和手动两种模式可以选择,自动模式下,LED灯可以通过环境光线的强弱来改变亮度;手动模式下,有三级档位可以选择,产生三种模式的亮度,并可在液晶屏上进行显示。采用TI公司的电源芯片TPS40210DGQR作为LED灯的供电芯片,电源采用直流稳压电源的12V输出,通过MSP430F5438A单片机输出PWM来控制LED灯亮度,通过ADC12模块进行AD转换,利用G12864显示屏实时显示当前的模式以及亮度。选用TTP224触摸芯片来选择档位和模式,最终可实现LED灯的智能控制。
关键词:TPS40210;PWM;AD转换;TTP224
目录
目录 3
1方案设计及论证 4
4
4
2理论分析与计算 5
5
5
3单元电路设计与计算 5
5
LED驱动部分 6
7
4程序设计 10
10
10
10
5系统测试 11
11
11
6 结论 13
7参考文献 13
附录 14
1方案设计及论证
从实际出发,智能LED台灯采用直流稳压电源供电,LED功率可能较大,所以需要升压芯片来升压。可以通过单片机产生PWM来控制LED灯的亮度,再由触摸屏选择模式和档位,液晶屏可以实时显示当前模式和光强。系统框图如下:
方案一:采用TI公司推荐电源芯片TPS40210DGQR
优点:TPS40210是宽输入电压(-52V)电流模式异步升压控制器。具有可编程软启动特性,带自动重启的过流保护和可编程的振荡频率。可以用于LED照明、电池电源系统中,带使能端,方便单片机控制。
缺点:价格较贵,芯片引脚小,不容易焊接。
方案二:采用TI公司推荐电源芯片TPS7A4001DGNR
优点:TPS7A4001DGNR是降压线性电源,具有7V~100V输入范围。单输出低压差线性电压调整器,~90V,带使能端,可以用于LED照明电源中。
缺点:同样是TI公司芯片,价格昂贵,且由于是降压芯片,输入电压不容易设计。
方案三:采用PT4115电源驱动芯片
优点:集成度高、性能较好、应用电路简单、价格较平,性价比有优势。
缺点:没有过流保护,DIM引脚复用可能导致控制精度不够。
总结:综上所述,由于TPS40210DGQ是升压电源芯片,具有宽电压的输入范围,输入电压容易调节,且具有过流保护功能,使能端方便单片机控制,因此采用方案一。
方案一:选用G12864液晶屏
优点:可显示中文字符,显示范围较宽。
缺点:只能依靠背光显示。
方案二:选用LCD1602液晶屏
优点:字符型液晶,可以显示字符。
缺点:不能显示中文。
2理论分析与计算
由于TPS40210芯片具有使能端和PWM输入口,因此可以用单片机来控制输出电流的平均大小。TPS40210输出电流是一个恒流700mA,恒流状态下,LED灯不会产生色差。通过PWM对电流进行调整,一段时间内关闭电流,从而改变LED灯的亮度,实现了多档调光。在自动模式下,选用了较大阻值光敏电阻,通过与另外一个电阻串联,由串联分压的原理,可以得到在分压电阻上的电压,从而可以推得光敏电阻上的电压,送到单片机进行AD转换,以实现自动调光。
虽然TPS40210DGQR具有宽电压输入特性,但较低的电压输入较高的负载会给芯片带来很大压力,容易烧坏芯片,因此采用12V输入。LED灯的输出功率需要达到1W以上,所以选用了10颗LED,输出功率达到了10W,在实验过程中发现,不同的输入PWM频率会造成LED灯闪烁。P引脚是TPS40210芯片的误差放大器的输出,在COMP引脚和FB引脚之间会形成一个环路补偿网络,而原理图外部同样外接了一个反馈回路,P引脚的信号相与,最终形成的信号送给TPS40210。在用示波器观察时,P引脚的输出波形达到了33KHz(P口波形)。P口的20%。因此,单片机产生的PWM频率也达到了30KHz,由于波形一致,相与得到的结果可以送给芯片使其驱动LED。
P口波形
3单元电路设计与计算
智能LED台灯的驱动电源我们采用直流稳压电源。直流稳压电源是以220V工频电压供电,通过变压器降压,二极管整流,电