基于开关电源芯片MC33167的LED驱动器开发

电流源电路如图3所示，通过外部叠加电压Uc来控制输出电流。由叠加原理可知：

IL为负载电流，若取R4=R5，R6=R7，Uref=5 V，单片机输出的控制电压Uc为0～5 V，偏置电压Up为5 V。当Uc=0时，IL=0；当Uc=5 V时，IL=1 A，采样电阻Rc=0．25 Ω，可得：IL=0．2Uc。因此通过调整控制Uc的大小，可以线性控制输出电流的值。

4．2 LED驱动器的闭环稳定性分析

由上述可知驱动器控制系统各部分的传递函数，当PWM输出接LC滤波器时，可以得到其总体控制结构如图4所示。

综合考虑LED驱动器的用途，在设计时控制系统首要考虑系统稳定性和控制精度，同时驱动器主要用于汽车，外界干扰比较大，而且调光速度不会很快，因此系统带宽不需要很大。取滤波电感200μH，电容20μF，此时滤波器谐振频率ωn=15．8 krad·s-1，驱动器开关频率ω=452 krad·s-1，所以输出纹波衰减约818倍，完全满足滤波要求；实测电感电阻及电源芯片内阻之和Rin=0．1Ω，负载电阻10Ω，阻尼系数ξ=0．4 73，此处选择较小的ξ也有利于滤除纹波；电流采样电阻0．1 Ω，滞后校正电路中R2=100 Ω，R3=10 kΩ，C3=1μF，两个转折频率ω1=100 rad ·s-1，ω2=10 krad·s-1，因此有效地降低系统高频增益，并且消除了ξ对系统稳定性的影响；同时驱动器PI控制器中Rf=2 000Ω，Cf=1μF，其零点转折频率ω0=500 rad·s-1，处于滞后校正极点转折频率ω1=100 rad·s-1与系统剪切频率ωc=1150 rad·s-1之间，因此使整个系统幅频特性以-20 dB／dec穿过0 dB线．提高了系统的稳定性。

滤波器内阻Rin=0．1 Ω时，负载电阻R=10 Ω，L=190μH，C=20μF时系统开环波特图如图5所示，其中图5a为系统不带滞后校正环节时的波特图，图5b为滞后校正后的波特图。由图可知，经过滞后校正系统变稳定，且相角裕度比较大。

4．3 LED驱动器电路设计

驱动电流源电路以开关电源芯片MC33167为核心，其工作原理图如图6所示。

首先考虑电压源，通过电压源的实验电路充分了解电源的工作原理。然后设计得出电压源，通过电压源的实验电路充分了解电源的工作原理。然后设计外部电流反馈环及外部电流控制电路。由于单片机的输出电压范围为0～5 V，因此控制电路还应包括控制电压与单片机输出电压的匹配电路。驱动器智能控制模块电路以单片机PIC18F258为核心，它采用16位高性能RISC CPU，具有1536字节RAM，32 k FLASH，片内含有A／D，EEPROM存储器，具有PWM输出功能，并集成了硬件实现的USART和CAN串行接口。单片机控制模块电路其外围配置有电源、复位、晶振，以及基于PWM信号的电压输出、485-Can通信接口收发器等电路。