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技术:大功率LED照明系统散热问题的解决方案(下)

助工
2019-09-22 14:59:51    评分
4.3温度采集电路

该系统采用美国DALLAS公司的生产的数字温度传感器DS18B20.DS18B20是一款仅使用一根信号线(1-Wire)与单片机通信的温度测量芯片,可以测量(满足该系统的测温要求)之间的温度,利用程序编程可实现9为数字温度输出,测量精度由于温度高,DS18B20表现出的漏电流比较大,可能出现与单片机AT89C51的通信崩溃,故采用外部电源模式供电。

DS18B20最大的特点就是单总线传输方式,因此对读写数据位具有严格的时序要求。

时序包括:初始化时序、读时序、写时序。每一次命令和数据的传输都是从单片机的启动写时序开始,如果要求DS18B20回送数据,在进行写时序后,单片机需启动读时序完成数据接收,数据和命令的传输都是地位在先。


4.4PWM控制电路

PWM控制电路由光电耦合器和一个Cuk电路组成。在此控制电路中,光电耦合器能够有效抑制接地回路的噪声,消除地干扰,提高了整个系统的抗干扰能力;光电耦合器把输入端(单片机AT89C51)和输出端(半导体制冷片TEC)电气隔离,避免了主控芯片AT89C51受到意外伤害,有效保护了单片机AT89C51.另外,此控制电路中还利用光电耦合器组成了开关电路,节省了开关器件的使用。

Cuk直流斩波电路的功能是将+15V的外接电源转变为可调电压的直流电,即Cuk电路输出端的电压(半导体制冷片TEC的工作电压)是可调的。

输出端OUT+和OUT-之间的可调电压是受Q1端和Q2之间的关断频率控制的。在此控制电路中选用Cuk电路,因为Cuk斩波电路有一个明显的优点,即其输入电源电流和输出负载电流都是连续的,且脉动很小,有利于保证半导体制冷片TEC处于良好的工作状态。

限于篇幅有限,下面仅对此PWM控制电路进行简单的介绍:当PWM控制信号为低电平时,晶体管T1处于截止状态,光电耦合器中发光二极管的电流近似为零,输出端Q1和Q2间的电阻很大,相当于开关“断开”;当PWM波控制信号为高电平时,晶体管T1处于导通状态,光电耦合器中发光二极管发光,输出端Q1和Q2间的电阻很小,相当于开关“导通”。

由上面介绍可知,当DS18B20采集的实时温度小于制冷启动温度时,光电耦合器的PWM输入端无信号输入时,光电耦合器处于不工作状态,图5中的OUT+端和OUT-端无输出电压,即半导体制冷片处于闲置状态;当DS18B20采集的实时温度大于制冷启动温度时,光电耦合器的PWM输入端有信号输入,图5中的OUT+端和OUT-端即有输出电压。

通过PWM调制波控制Q1和Q2两端的通断,即可实现对半导体制冷片TEC工作电压的控制,进而控制了半导体制冷片TEC的散热功率。

图5中的OUT+端和OUT-端分别接在半导体制冷片TEC的输入端线上。根据CUK电路的输出电压和供电电源电压的关系,可得出PWM波占空比和半导体制冷片TEC输入电压的关系:

其中D为PWM波的占空比,Q为半导体制冷片TEC的工作电压,E为供电电源的电压(在此电路中E=15V)。由上式可知,控制PWM波的占空比就可以控制半导体制冷片TEC的工作电压。

5、结束语

本文选择一些成本低廉相对高性能的元器件,对LED芯片工作温度不同的情况,进行不同的功率制冷,在一定程度上节约电力资源。此方案与传统的散热方案相比较,具有可控性好和制冷效果良好等优点,对于解决大功率LED照明系统散热问题具有很现实的意义。





关键词: 大功率     照明     系统     散热     解决方案    

助工
2019-09-22 15:32:41    评分
2楼

收藏了    学习一下 


助工
2019-09-22 16:16:38    评分
3楼

感谢楼主分享


助工
2019-09-22 16:48:55    评分
4楼

不错不错  收藏了


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