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基于XL6009升压型直流电源变换器芯片的LED闪光灯恒流电源设计方案

基于XL6009升压型直流电源变换器芯片的LED闪光灯恒流电源设计方案

1、系统方案
本系统由输入直流电源经过开关型升压电路转换,输出12V电压,为恒流源电路提供工作电压。通过按键控制单片机内部的D/A输出信号,使恒流源电路输出恒定电流。此时负载两端的电压值大于设定值时,由单片机内部A/D信号控制报警模块报警。系统结构框图如图1所示:



2、升压电路分析
电路主要由XL6009升压型直流电源变换器芯片、肖特基二极管B54以及电感组成。XL6009的3脚输出为方波信号。作为开关,当3脚输出低电平时,D1截止,电感L1作为储能元件储存电压,电容与RV1和R1组成一个回路放电,使输出电压下降;当3脚输出高电平时,D1导通,电感L1向电容两端充电,输出电压升高。RV1与R1是XL6009内部组成的电压放大器,作为负反馈稳定输出电压,由电阻RV1和R1控制电压放大倍数。升压模块电路原理图如图2所示:



3、恒流源电路设计
该电路主要由LM358运放和P沟道场效应管F9530N组成。当D/A输出电压(即2脚电压)升高时,LM358的1脚输出电压减小,F9530N的门极G和源极S电压增大,控制SD间电压减小,使负载和地之间电压增大,采样电压随之增大,使LM358的3脚电压跟随2脚电压变化,从而起到恒流作用。通过开关通断,切换不同的负载,使输出电流满足不同档位恒流的要求。恒流源电路原理如图3所示。



4、输入电源的分析计算
输入电压为3.0~3.6V,所以选择额定输出电压为Uout=3.6V的锂电池。根据最大输出功率是Pmax=10V*0.6A=6W,按系统整机效率80%计算,则输入电源的输出功率Pout=Pmax/0.8=7.5W,输入电压的输出电流I=Pout/Uout=2.08A。一节干电池最大输出电流为2.2A,为保证续流能力,故选择两节3.6V锂电池。

5、提高效率的方法
(1)F9530N为低压差场效应管,属于电压控制型器件,它的导通几乎不会消耗电流,功耗极小,故选择F9530N来提高效率。
(2)采样电阻的阻值很小,功耗相对较小。
(3)电源的接线采用粗铜丝导线,内阻非常小,对应的损耗小,提高了输出功率,故效率有所提高。

6、系统测试结果及分析
当接上负载,在连续输出模式下,对应的输出电压、输出电流及相对误差如表1所示:



从表1中可以看出,当接上负载,在连续输出模式下,输出电流可设定3个档。最高输出电压为10.23V,最大输出电流相对误差为1%,LED闪光灯可正常工作,具有控制精确,误差小,并有高精度实时显示电压和电流大小的优点。
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