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【原創】一種PWM調光接口電路

  在我的這篇文章——【原創】說說我的電源之路——化學專業改行設計電源中,我提到了在飛利浦照明的時候,曾經做過一種PWM調光接口。當時因為調光的PWM信號比較特別,所以曾經讓我們的老大比較頭痛,甚至打算用單片機來完成信號轉換。但是后來我采用了一個簡單的辦法完成了這個電路。有朋友在帖子里問,是否可以拿出來參考一下。那么現在我拿出來與大家一起共享、討論。

  就電路本身而言,其實沒有什么特別的,很簡單。只不過,有的時候,需要的是那么一點點創意。那么請允許我先賣個關子,等兩天再告訴大家我是怎么做的。在此之前,先請大家考慮一下,假如是你,你會怎么做?歡迎參與!說不定你能想出更妙的方法。

  我把要求提出來:

  背景:我們有一種專用IC控制的電子鎮流器,這個電子鎮流器的IC有一個控制腳可以根據PIN腳上的電壓實現對燈功率的調節,具體參數我記不清了,就假設是0~3V吧。

  現在給電子鎮流器提供一個要求電氣隔離的PWM信號,這個PWM信號的電壓幅值會在5~28V之間任意值,頻率會在100~1000HZ之間的任意值,PWM信號帶載能力大約10mA(這個我記不清具體的數字了,大概是這個量級)。那么要求當PWM信號的占空比在5%~95%變化時,燈的亮度隨之變化(假設燈的亮度和燈功率一致)。因為是照明產品,對控制精度要求不是很高,所以數據上有點偏差是允許的。請大家開動腦筋,想想怎么做?方法簡單可靠就好,成本也是越低越好。

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2011-11-14 13:24
多諧無穩態+PC817?
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gaohq
LV.8
3
2011-11-14 13:37
記得好像是把PWM信號轉成電流信號的。期待圖出來學習。
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2011-11-14 13:41
@fayehuang99
多諧無穩態+PC817?
可否簡單畫張電路圖出來解說一下?
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2011-11-14 16:13
在家幫頂~~!!!
0
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2011-11-14 16:39

歡迎大家積極參與,共同討論。不要不好意思哦!

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貼片機
LV.8
7
2011-11-14 18:48
是這個意思么? 
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820106lgq
LV.3
8
2011-11-14 19:31
@貼片機
是這個意思么?[圖片] 

看不懂??????????????

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貼片機
LV.8
9
2011-11-14 19:46
@820106lgq
看不懂??????????????
哪里看不懂?
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GreenEnergy
LV.7
10
2011-11-14 20:19

這個PWM信號的電壓幅值會在5~28V之間任意值,頻率會在100~1000HZ之間的任意值

雪大師的意思是:電壓是在5~28V內某一值固定不變的,還是動態變化著的?

                          對“頻率會在100~1000HZ之間的任意值”也有同問。

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amonson
LV.8
11
2011-11-14 21:03

只跟占空比有關的話,那么幅值和頻率都是無用參數。而又要求隔離,所以至少要用到光耦或者變壓器。精度要求不高的話,從簡單和便宜的角度來講首選光耦:

1、先用4.7V穩壓管嵌位該PWM信號

2、通過光耦實現隔離

3、LCD濾波(類似Buck電路,光耦控制開關)得到一個DVcc的直流信號來控制Pin

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2011-11-14 23:21
@GreenEnergy
這個PWM信號的電壓幅值會在5~28V之間任意值,頻率會在100~1000HZ之間的任意值雪大師的意思是:電壓是在5~28V內某一值固定不變的,還是動態變化著的?                         對“頻率會在100~1000HZ之間的任意值”也有同問。

對于某個已經確定了的控制器,電壓和頻率應該是確定的。但是客戶那里無法保證控制器的一致性,所以電壓和頻率在不同的控制器之間是在這個范圍內的任意組合。

但我們的鎮流器無法預測會接到一個什么樣的控制器上。

說明一下,PWM信號的來源是客戶的控制器提供的。

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2011-11-14 23:23
@amonson
只跟占空比有關的話,那么幅值和頻率都是無用參數。而又要求隔離,所以至少要用到光耦或者變壓器。精度要求不高的話,從簡單和便宜的角度來講首選光耦:1、先用4.7V穩壓管嵌位該PWM信號2、通過光耦實現隔離3、LCD濾波(類似Buck電路,光耦控制開關)得到一個DVcc的直流信號來控制Pin
畫個圖,給點簡單的參數說明一下看看。變壓器的體積、重量、勵磁電流、頻率范圍等決定了變壓器在這里不合適,還是用光耦隔離吧。
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2011-11-14 23:25
@貼片機
是這個意思么?[圖片] 
有點像,但是輸入端的電壓變化范圍很大,你的光耦的輸入端那個電阻打算取多大的值呢?
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amonson
LV.8
15
2011-11-14 23:47
@乞力馬扎羅的雪
畫個圖,給點簡單的參數說明一下看看。變壓器的體積、重量、勵磁電流、頻率范圍等決定了變壓器在這里不合適,還是用光耦隔離吧。

 

電阻參數給出,其他參數沒算,Vcc根據你的0--3V條件取3.3V,5k1用0.5W的,其他的用0805或者0603貼片就可以了。

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2011-11-15 00:07
@amonson
[圖片] 電阻參數給出,其他參數沒算,Vcc根據你的0--3V條件取3.3V,5k1用0.5W的,其他的用0805或者0603貼片就可以了。

有幾個問題:

1,輸入端的zener根本就沒有導通。簡單說明:假如光耦的初級導通壓降為零的話,那么zener上的電壓就是510歐電阻和5.1K電阻的分壓,這個分壓值比例是0.09倍的輸入電壓。也就是說輸入28V電壓的時候,ZENER上的電壓也才只有2.55V左右。那么即便光耦初級導通電壓為1V的話,zener上的電壓也還是不夠的。那么輸入電流隨著PWM信號的幅值,還是有較大的變化的。

2,這個鎮流器中,控制IC的調光控制PIN是電壓控制的,屬于高阻輸入。那么你的電路后級采用BUCK型的電路結構。由于輸出負載電流很小,那么電感電流就不再是連續模式,連續模式下BUCK輸出電壓和占空比關系的公式不成立了。輸出電壓就不等于輸入電壓乘以占空比了。極端情況,就是輸出的電壓基本等于輸入的電壓,就是你圖中的VCC。無法實現調光。

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amonson
LV.8
17
2011-11-15 00:35
@乞力馬扎羅的雪
有幾個問題:1,輸入端的zener根本就沒有導通。簡單說明:假如光耦的初級導通壓降為零的話,那么zener上的電壓就是510歐電阻和5.1K電阻的分壓,這個分壓值比例是0.09倍的輸入電壓。也就是說輸入28V電壓的時候,ZENER上的電壓也才只有2.55V左右。那么即便光耦初級導通電壓為1V的話,zener上的電壓也還是不夠的。那么輸入電流隨著PWM信號的幅值,還是有較大的變化的。2,這個鎮流器中,控制IC的調光控制PIN是電壓控制的,屬于高阻輸入。那么你的電路后級采用BUCK型的電路結構。由于輸出負載電流很小,那么電感電流就不再是連續模式,連續模式下BUCK輸出電壓和占空比關系的公式不成立了。輸出電壓就不等于輸入電壓乘以占空比了。極端情況,就是輸出的電壓基本等于輸入的電壓,就是你圖中的VCC。無法實現調光。
恩,光耦的初級電阻確實考慮不周,那兩個電阻需要調整。后級的電流我不知道有多大,主要問題會發生在最低頻率最大占空比時,后面確實很可能吃不掉那么大的負載電流。頻率太低,最大占空比又太大。還是等你公布答案吧
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amonson
LV.8
18
2011-11-15 00:39
@amonson
恩,光耦的初級電阻確實考慮不周,那兩個電阻需要調整。后級的電流我不知道有多大,主要問題會發生在最低頻率最大占空比時,后面確實很可能吃不掉那么大的負載電流。頻率太低,最大占空比又太大。還是等你公布答案吧[圖片]
或者用RC濾波?不過我第一感覺RC在低頻大占空比時損耗大,所以想到換用電感。
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btma
LV.8
19
2011-11-15 07:56
我也湊個熱鬧,呵呵!  
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2011-11-15 08:50
@amonson
或者用RC濾波?不過我第一感覺RC在低頻大占空比時損耗大,所以想到換用電感。
嗯,用RC,而且需要有充電也有放電。
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2011-11-15 08:50
@btma
我也湊個熱鬧,呵呵![圖片]  
馬兄,圖片看不見。。。。。。
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zxcmnbv888
LV.5
22
2011-11-15 09:04
@乞力馬扎羅的雪
馬兄,圖片看不見。。。。。。

我一點都看不懂呢,慢慢學

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貼片機
LV.8
23
2011-11-15 10:47
@乞力馬扎羅的雪
有點像,但是輸入端的電壓變化范圍很大,你的光耦的輸入端那個電阻打算取多大的值呢?
這樣行么?不管輸入電壓如何變化,流過光耗的電流是恒定的... 
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2011-11-15 16:19
@貼片機
這樣行么?不管輸入電壓如何變化,流過光耗的電流是恒定的...[圖片] 
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貼片機
LV.8
25
2011-11-15 17:22
@乞力馬扎羅的雪
[圖片]
請雪版公布一下你的電路吧...
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cnkaqi010
LV.2
26
2011-11-15 17:23
@zxcmnbv888
我一點都看不懂呢,慢慢學

有點模糊,嘿嘿

www.cndqsbw.com

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btma
LV.8
27
2011-11-15 21:14
@乞力馬扎羅的雪
馬兄,圖片看不見。。。。。。

再貼一次,雪大師是否能看見?追求了一下成本低、全貼片體積小。

 

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ctx1211
LV.7
28
2011-11-15 22:04
@btma
再貼一次,雪大師是否能看見?追求了一下成本低、全貼片體積小。[圖片] 
還是看不到,菜鳥來學習一下
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2011-11-16 10:05
@btma
再貼一次,雪大師是否能看見?追求了一下成本低、全貼片體積小。[圖片] 

嗯,現在可以看見了。

利用D1、D2的箝位構成一個恒壓源。恒壓源通過三極管和負載R2其實是構成恒流源。光耦初級側的電流不隨輸入電壓而變化。

這個電路想法很好。但是需要驗證。我比較擔心的是D1、D2的導通壓降的穩定性產生的影響究竟有多大。

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2011-11-16 10:11
@乞力馬扎羅的雪
嗯,現在可以看見了。利用D1、D2的箝位構成一個恒壓源。恒壓源通過三極管和負載R2其實是構成恒流源。光耦初級側的電流不隨輸入電壓而變化。這個電路想法很好。但是需要驗證。我比較擔心的是D1、D2的導通壓降的穩定性產生的影響究竟有多大。
好帖子 頂一個 嘻嘻
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2011-11-16 13:45

好吧,公布我采用的方案。其實和有的朋友的方法很接近。

圖中元件數值僅供參考,因為時間已經很久了,當時的線路以及參數的細節我也記的不清楚了。主要是給大家看一個思路吧。

   

當時的主要幾個想法是:

1,光耦初級側采用電流源。查看了一些元件的datasheet,發現LM317的調整端的電流只需要100uA,比較合適。

2,光耦的傳輸比要大,初級電流要比次級大一些,這樣可以保證工作在飽和狀態,降低電流傳輸比變化的影響。

3,后級的RC電路,要考慮充電和放電的阻抗問題。

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