基于开关电流芯片MC331647的LED驱动器设计

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。

　　4.4 测试结果分析

　　采样电阻为0.25Ω，当改变控制电压时，输出电流应该相应地线性变化，即，IL=0.2Uc。通过实验测得的控制电压与输出电流的对应数据如图7所示。实际对应关系为：IL=0.167Uc+0.043，由实验结果可知实际的控制电压与输出电流对应关系的趋势基本相同。考虑到电路中实际电路参数以及偏差电压的误差，因此该结果完全正常。

　　5 结论

　　给出所开发的基于开关电流芯片MC331647的LED驱动器，成功实现供给的负载电压可在较宽的范围内变化，并且能带功率较大的负载，采用智能控制模块，实时、准确地控制LED发光强度，测试出驱动器的稳态性能指标，具有在车载LED中推广的价值。