LED灯驱动电源的测试仪设计-毕业论文.doc

毕业设计报告（论文） (2013届) 题 目： LED灯驱动电源的测试仪设计 所 属 系： 自动化技术系 班 级： 电子1011 摘 要 本文主要介绍一款LED测试仪。此测试仪可以测量交直流电压、电流、功率等。此测试仪是以C8051F060单片机为核心。我做的是直流部分，直流部分主要包括直流电的取样，信号调理，电流纹波放大电路，量程转换电路，真有效值转换电路。取样采用电压传感器和霍尔电流变换器，量程转换采用PGA集成芯片，真有效值转换电路采用AD637芯片。此LED测试仪采用低功耗元器件，具有节能环保、成本低的优点。本款单片机的内置A/D让测量仪的模数转换全部在单片机里完成，使得电路。设计变的相对简单，精度与准确度得到提高。具有测量精度高、可靠性高、低成本、模块化、可扩展等特点在现代生产生活中具有很高的应用价。 图2.1整体方案 2.2 取样电路的方案论证 2.2.1 直流电压取样方案 2.2.1.1 直流压取样方案一 目前对于直流电压的精确检测基本上都是基于磁补偿原理进行的，又因为直流测电压值较高，而直流电压传感本身电流小，故采用均压以后的电容器组上，可采用一定比列的直流电压，不会影响测量精度。同时保证了器件的安全。传感器输出信号为一精确的直流信号，图2.2.1.1即为此电路。 图2.2.1.1直流电压采样电路 2.2.1.2 直流电压取样方案二 因为直流电路对电压的要求较低，对直流电压的采样电路直接用DSP内部的A/D，如图2.2.2 。 图片2.2.1.2 直流电压采样电路 直流电压与交流电压取样电路有两点不同点，因为传感器不同，前者采用直流电压霍尔，输出信号为电流信号，后者为电压变送器，输出信号为交流流信号，因此直流取样之前接电阻。但是这种方案精度不高，不适合本设计。 2.2.1.3 直流电压取样电路方案三 采用LEM公司的电压传感器LV100.直流电压传感器采用LEM公司的电压传感器LV100。LV100为霍尔效应的闭环电压传感器，所以有非常良好的原副边隔离作用，可测的电压范围为100V～2500V。电压传感器LV100有如下优点： 精度高；线性度好；频带宽；抗干扰能力强。所以采用这种电路实现电压取样。 2.3 取样电路的设计 2.3.1 直流电压取样电路 图2.3.1.1 直流电压取样传感器 电压传感器LV100的原边额定有效电流为10mA,在原边为额定电流时传感器精度最高器精度最高。取样电阻R1=80K欧，按原副边1:5的比例设计，副边电流为50MA，副边采样电阻为150欧，原边电压为800V时副边电压为7.5V。副边信号经二阶滤波电路以减小干扰，由于采样直流信号，滤波器截止频率可以选取的较低，实际设计的滤波器截止频率为2khz。 经过传感器采样后还需经过直流电压调理电路后才能送入DSP的A/D采样端，直流信号调理电路如图2.3.1.2所示： 图2.3.1.2 直流电压信号取样电路 前端电阻R1的作用是把霍尔传感器输出的直流电流信号变为直流电压信号，从上面可知霍尔传感器副边输出的电流最大为50mA，根据 即可确定电阻R1的大小，其余部分的电阻则没有太严格的要求，在设计中采样的电阻型号如图2.3.1.2所示；第二部分为两个电压跟随器，与后面的采样电路进的电阻匹配；第三部分为二个二极管组成的电路并加上滤波电容，保证输入DSP的A/D采样端的输入电压信号保持在0~3.3v以内，防止DSP被烧毁。 2.3.2 直流电流取样电路 电流采样电路设计如图2.3.2所示，和直流电压取样电路完全一样，但前端的采样器件不同，这些器件对用户的接口统一为电流信号。 图2.3.2 直流电流取样电路 前端电流检测采用LEM公司型号为LA58-P的霍尔效应电流变换器，原边与副边之间是电气隔离的，该传感器可用于测量直流、交流脉冲信号。这种霍尔传感器主要的优点有：出色的精度；良好的线性度；低温漂；最佳的反应时间；宽频带；无插入损耗；抗干扰能力强；电流过载能力，因此选用此种类型的传感器可以达到良好的采样要求。 2.4 量程转换电路的设计方案 2.4.1 方案一：利用集成多路模拟开关改变电阻 用不同阻值的固定电阻,通过集成多路模拟开关 (如8选1模拟开关CD4051 等) ,将其分别接入运算放大器的反馈回路,以此来达到改变反馈电阻的目的,从而实现对信号的放大或衰减,即改变放大器的增益,其原理如图2.4.1所示： 图2.4.1 集成模拟多路开关 上述方案的优点是简单、通用，通过单片机控制模拟开关即可实现放大器的增益可变，控制简单。缺点是模