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功率電路

1基于LM3423的LED恒流驅動電路

LED驅動電路的原理圖如圖2所示。該電路使用LM3423芯片和外圍的功率電感、場效應管和肖特基二極管搭建Boost電路，將輸入電壓升壓為LED串供電。使用0.5Ω的水泥電阻作為LED串的電流檢測電路，通過恒流控制電路，實現恒定電流輸出。

2鉛酸電池充電電路

鉛酸電池充電控制電路使用深圳如韻電子生產的CN3717鉛酸電池充電控制芯片作為主芯片，通過外圍元件搭建Buck電路。該電路的輸入電源為市電隔離式12V電源和太陽能供電電源，通過串聯進充電回路的康銅絲電阻檢測充電電流，并檢測充電電壓，實現鉛酸電池的充電和保護。通過CN3717的狀態監視管腳，電路能向控制板反饋充電電路的工作狀態信號。電路的原理圖如圖3所示。

3充電選擇電路

圖4為充電選擇電路。其中，V12V端口接12V市電供電電源輸出為太陽能電源的輸入端，其電壓應為12—15V。Q4為P溝道場效應管IRF9530，作為電路的功率開關。

電路的工作原理如下：當V-端的輸入電壓正常（即12V-15V）時，Q4關斷，市電充電電源輸出被截止，蓄電池充電電路的輸入電流由太陽能收集電路提供；當太陽能收集電路無輸出（Vsolar＜8V）時，Q4導通，市電電源給充電電路提供輸入電流，同時D4防止電流灌入太陽能收集電路。

控制電路

控制電路原理圖如圖5所示。該電路為單片機最小系統、通信接口電路、輔助電源三部分。單片機系統：本系統選用深圳宏晶科技生產的STC12C2052AD單片機作為控制核心，利用光敏電阻檢測光強的變化，使用熱敏電阻檢測周圍環境溫度值。由于將使用9600bps波特率的串口通信，考慮到便于產生串口波特率頻率，故選擇11.0592MHz的石英晶振作為單片機系統的外部時鐘源（11059200=9600*12*96）。

通信接口電路：MAX232芯片是美信（MAXIM）公司專為RS-232標準串口設計的單電源電平轉換芯片，它使用+5v單電源供電，通過電荷泵電路，能完成RS-232接口的電平轉換。在單片機應用電路中，廣泛使用MAX232作為串口電平轉換芯片。輔助電源：采用LM2576-5.0開關電源芯片搭建12V轉5V的DC-DC電路。開關電源芯片LM2576是NationalSemiconductor公司生產的3A集成穩壓電路，它內部集成了一個固定的振蕩器，只需極少外圍器件便可構成Buck型DC-DC電路；其內部有完善的保護電路，可以實現過流保護和過熱保護等保護功能；由于其使用簡單，性能可靠，被廣泛應用于替代傳統三端穩壓器。

程序設計

1下位機程序設計

本系統的下位機為STC12C2052AD單片機。該單片機基于51內核，內部集成有PWM發生器、UART異步串行接口控制器、8路8位的A/D轉換器和定時計數器等資源，能方便地完成本系統的設計需求。單片機的編程采用KeilSoftware公司的KeilμVision4開發環境，使用C51編譯器編譯，并以串口ISP的方式進行燒寫。

2上位機程序設計

作為與用戶直接接觸的界面，上位機程序是系統軟件重要的組成部分，上位機程序界面如圖8所示。本系統的上位機程序運行于Windows操作系統，使用Microsoft公司的VisualBasic6.0編譯生成。上位機程序使用COM1作為通訊端口，以命令字符串明文的形式向下位機發送指令，并將回饋信息顯示。

VB6的串口編程實現使用WindowsCommunicationControl控件，只需對控件屬性進行設置便可完成串口參數的配置和數據的發送；當通信事件發生時，操作系統會以事件的方式通知程序，在此事件中便可完成串口數據的接收、解析和處理過程。MSCOMM控件是

VB6的標準組成部分，要使用它只需在VB界面點擊菜單欄的工程-界面-控件，將MSCOMM控件的復選框選中，即可在控件欄中找到該控件的圖標。根據設計要求，將MSCOMM控件的屬性設置如下（具體見表1）：當串口接收時，會觸發MSCOMM控件的OnComm事件。應用程序對通信內容的處理將在這個事件里面完成。

實驗結論

系統的測試電路如圖9所示。經過硬件和軟件調試，系統能實現設計的各項功能要求和性能要求，實現了LED的恒流驅動、PWM調光、故障保護、自動控制、上位機控制等各項功能。

系統工作時的整體外觀如圖10。該系統使用LM3423芯片作為恒流控制核心，搭建了LED恒流PWM調光升壓驅動電路；使用CN3717芯片作為鉛蓄電池充電控制芯片，構建了Buck型鉛酸電池充電控制電路；使用STC12C2052AD芯片作為數字控制核心，采樣傳感器的信號量，輸出調光用PWM波，并通過通用異步串行通訊接口與上位機進行通訊控制。

系統采用12V鉛酸電池進行能量的中轉，目的是實現能源自給自足的太陽能供電LED照明系統，并由市電電源提供備用充電能源。由于要驅動一串工作電壓為45V的大功率白光，因此采用了非隔離升壓型DC-DC電路將輸入電壓升壓驅動LED串。為了實現上位機對LED驅動器的控制，設計了一個上位機程序。該程序使用VB6.0編制，制作了一個主窗口界面，通過按鈕控制LED驅動器的動作。經過試驗，能有效地控制LED驅動器的各項動作，并能將LED驅動器的運行狀態顯示在計算機上，供用戶查看。經過調試和測試，系統在實驗室中工作正常穩定，具有較高的效率和較好的穩定性，因此該系統具有一定的實用價值。

作者：郭陽杜捷單位：中南大學物理與電子學院