關(guān)于XL6009升壓型直流電源變換器芯片的LED閃光燈恒流電源設(shè)計方法

通常如果想要充分理解升壓電路，我們就必須首先知道電感的特性，包括電磁的轉(zhuǎn)換與磁儲能。這兩點非常重要，因為我們所需要的所有參數(shù)都是由這兩個特性引出來的。

1、系統(tǒng)方案

本系統(tǒng)由輸入直流電源經(jīng)過開關(guān)型升壓電路轉(zhuǎn)換，輸出 12V 電壓，為恒流源電路提供工作電壓。通過按鍵控制單片機內(nèi)部的 D/A 輸出信號，使恒流源電路輸出恒定電流。此時負載兩端的電壓值大于設(shè)定值時，由單片機內(nèi)部 A/D 信號控制報警模塊報警。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 1 所示：

2、升壓電路分析

電路主要由 XL6009 升壓型直流電源變換器芯片、肖特基二極管 B54 以及電感組成。XL6009 的 3 腳輸出為方波信號。作為開關(guān)，當(dāng) 3 腳輸出低電平時，D1 截止，電感 L1 作為儲能元件儲存電壓，電容與 RV1 和 R1 組成一個回路放電，使輸出電壓下降;當(dāng) 3 腳輸出高電平時，D1 導(dǎo)通，電感 L1 向電容兩端充電，輸出電壓升高。RV1 與 R1 是 XL6009 內(nèi)部組成的電壓放大器，作為負反饋穩(wěn)定輸出電壓，由電阻 RV1 和 R1 控制電壓放大倍數(shù)。升壓模塊電路原理圖如圖 2 所示：

3、恒流源電路設(shè)計

該電路主要由 LM358 運放和 P 溝道場效應(yīng)管 F9530N 組成。當(dāng) D/A 輸出電壓(即 2 腳電壓)升高時，LM358 的 1 腳輸出電壓減小，F(xiàn)9530N 的門極 G 和源極 S 電壓增大，控制 SD 間電壓減小，使負載和地之間電壓增大，采樣電壓隨之增大，使 LM358 的 3 腳電壓跟隨 2 腳電壓變化，從而起到恒流作用。通過開關(guān)通斷，切換不同的負載，使輸出電流滿足不同檔位恒流的要求。恒流源電路原理如圖 3 所示。

4、輸入電源的分析計算

輸入電壓為 3.0~3.6V，所以選擇額定輸出電壓為 Uout=3.6V 的鋰電池。根據(jù)最大輸出功率是 Pmax=10V*0.6A=6W，按系統(tǒng)整機效率 80%計算，則輸入電源的輸出功率 Pout=Pmax/0.8=7.5W，輸入電壓的輸出電流 I=Pout/Uout=2.08A。一節(jié)干電池最大輸出電流為 2.2A，為保證續(xù)流能力，故選擇兩節(jié) 3.6V 鋰電池。

5、提高效率的方法

(1)F9530N 為低壓差場效應(yīng)管，屬于電壓控制型器件，它的導(dǎo)通幾乎不會消耗電流，功耗極小，故選擇 F9530N 來提高效率。

(2)采樣電阻的阻值很小，功耗相對較小。

(3)電源的接線采用粗銅絲導(dǎo)線，內(nèi)阻非常小，對應(yīng)的損耗小，提高了輸出功率，故效率有所提高。

6、系統(tǒng)測試結(jié)果及分析

當(dāng)接上負載，在連續(xù)輸出模式下，對應(yīng)的輸出電壓、輸出電流及相對誤差如表 1 所示：

從表 1 中可以看出，當(dāng)接上負載，在連續(xù)輸出模式下，輸出電流可設(shè)定 3 個檔。最高輸出電壓為 10.23V，最大輸出電流相對誤差為 1%，LED 閃光燈可正常工作，具有控制精確，誤差小，并有高精度實時顯示電壓和電流大小的優(yōu)點。