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【原創(chuàng)】一種PWM調(diào)光接口電路

  在我的這篇文章——【原創(chuàng)】說說我的電源之路——化學(xué)專業(yè)改行設(shè)計(jì)電源中,我提到了在飛利浦照明的時(shí)候,曾經(jīng)做過一種PWM調(diào)光接口。當(dāng)時(shí)因?yàn)檎{(diào)光的PWM信號(hào)比較特別,所以曾經(jīng)讓我們的老大比較頭痛,甚至打算用單片機(jī)來完成信號(hào)轉(zhuǎn)換。但是后來我采用了一個(gè)簡(jiǎn)單的辦法完成了這個(gè)電路。有朋友在帖子里問,是否可以拿出來參考一下。那么現(xiàn)在我拿出來與大家一起共享、討論。

  就電路本身而言,其實(shí)沒有什么特別的,很簡(jiǎn)單。只不過,有的時(shí)候,需要的是那么一點(diǎn)點(diǎn)創(chuàng)意。那么請(qǐng)?jiān)试S我先賣個(gè)關(guān)子,等兩天再告訴大家我是怎么做的。在此之前,先請(qǐng)大家考慮一下,假如是你,你會(huì)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(zhèn)流器,這個(gè)電子鎮(zhèn)流器的IC有一個(gè)控制腳可以根據(jù)PIN腳上的電壓實(shí)現(xiàn)對(duì)燈功率的調(diào)節(jié),具體參數(shù)我記不清了,就假設(shè)是0~3V吧。

  現(xiàn)在給電子鎮(zhèn)流器提供一個(gè)要求電氣隔離的PWM信號(hào),這個(gè)PWM信號(hào)的電壓幅值會(huì)在5~28V之間任意值,頻率會(huì)在100~1000HZ之間的任意值,PWM信號(hào)帶載能力大約10mA(這個(gè)我記不清具體的數(shù)字了,大概是這個(gè)量級(jí))。那么要求當(dāng)PWM信號(hào)的占空比在5%~95%變化時(shí),燈的亮度隨之變化(假設(shè)燈的亮度和燈功率一致)。因?yàn)槭钦彰鳟a(chǎn)品,對(duì)控制精度要求不是很高,所以數(shù)據(jù)上有點(diǎn)偏差是允許的。請(qǐng)大家開動(dòng)腦筋,想想怎么做?方法簡(jiǎn)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(wěn)態(tài)+PC817?
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gaohq
LV.8
3
2011-11-14 13:37
記得好像是把PWM信號(hào)轉(zhuǎn)成電流信號(hào)的。期待圖出來學(xué)習(xí)。
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2011-11-14 13:41
@fayehuang99
多諧無穩(wěn)態(tài)+PC817?
可否簡(jiǎn)單畫張電路圖出來解說一下?
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2011-11-14 16:13
在家?guī)晚攡~!?。?/div>
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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2011-11-14 18:48
是這個(gè)意思么? 
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820106lgq
LV.3
8
2011-11-14 19:31
@貼片機(jī)
是這個(gè)意思么?[圖片] 

看不懂??????????????

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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(gè)PWM信號(hào)的電壓幅值會(huì)在5~28V之間任意值,頻率會(huì)在100~1000HZ之間的任意值

雪大師的意思是:電壓是在5~28V內(nèi)某一值固定不變的,還是動(dòng)態(tài)變化著的?

                          對(duì)“頻率會(huì)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(guān)的話,那么幅值和頻率都是無用參數(shù)。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(jiǎn)單和便宜的角度來講首選光耦:

1、先用4.7V穩(wěn)壓管嵌位該P(yáng)WM信號(hào)

2、通過光耦實(shí)現(xiàn)隔離

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

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2011-11-14 23:21
@GreenEnergy
這個(gè)PWM信號(hào)的電壓幅值會(huì)在5~28V之間任意值,頻率會(huì)在100~1000HZ之間的任意值雪大師的意思是:電壓是在5~28V內(nèi)某一值固定不變的,還是動(dòng)態(tài)變化著的?                         對(duì)“頻率會(huì)在100~1000HZ之間的任意值”也有同問。

對(duì)于某個(gè)已經(jīng)確定了的控制器,電壓和頻率應(yīng)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(gè)范圍內(nèi)的任意組合。

但我們的鎮(zhèn)流器無法預(yù)測(cè)會(huì)接到一個(gè)什么樣的控制器上。

說明一下,PWM信號(hào)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(guān)的話,那么幅值和頻率都是無用參數(shù)。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(jiǎn)單和便宜的角度來講首選光耦:1、先用4.7V穩(wěn)壓管嵌位該P(yáng)WM信號(hào)2、通過光耦實(shí)現(xiàn)隔離3、LCD濾波(類似Buck電路,光耦控制開關(guān))得到一個(gè)DVcc的直流信號(hào)來控制Pin
畫個(gè)圖,給點(diǎn)簡(jiǎn)單的參數(shù)說明一下看看。變壓器的體積、重量、勵(lì)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(jī)
是這個(gè)意思么?[圖片] 
有點(diǎn)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(gè)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(gè)圖,給點(diǎn)簡(jiǎn)單的參數(shù)說明一下看看。變壓器的體積、重量、勵(lì)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(shù)給出,其他參數(shù)沒算,Vcc根據(jù)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(shù)給出,其他參數(shù)沒算,Vcc根據(jù)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(gè)問題:

1,輸入端的zener根本就沒有導(dǎo)通。簡(jiǎn)單說明:假如光耦的初級(jí)導(dǎo)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(gè)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(shí)候,ZENER上的電壓也才只有2.55V左右。那么即便光耦初級(jí)導(dǎo)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(hào)的幅值,還是有較大的變化的。

2,這個(gè)鎮(zhèn)流器中,控制IC的調(diào)光控制PIN是電壓控制的,屬于高阻輸入。那么你的電路后級(jí)采用BUCK型的電路結(jié)構(gòu)。由于輸出負(fù)載電流很小,那么電感電流就不再是連續(xù)模式,連續(xù)模式下BUCK輸出電壓和占空比關(guān)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(shí)現(xiàn)調(diào)光。

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amonson
LV.8
17
2011-11-15 00:35
@乞力馬扎羅的雪
有幾個(gè)問題:1,輸入端的zener根本就沒有導(dǎo)通。簡(jiǎn)單說明:假如光耦的初級(jí)導(dǎo)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(gè)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(shí)候,ZENER上的電壓也才只有2.55V左右。那么即便光耦初級(jí)導(dǎo)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(hào)的幅值,還是有較大的變化的。2,這個(gè)鎮(zhèn)流器中,控制IC的調(diào)光控制PIN是電壓控制的,屬于高阻輸入。那么你的電路后級(jí)采用BUCK型的電路結(jié)構(gòu)。由于輸出負(fù)載電流很小,那么電感電流就不再是連續(xù)模式,連續(xù)模式下BUCK輸出電壓和占空比關(guān)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(shí)現(xiàn)調(diào)光。
恩,光耦的初級(jí)電阻確實(shí)考慮不周,那兩個(gè)電阻需要調(diào)整。后級(jí)的電流我不知道有多大,主要問題會(huì)發(fā)生在最低頻率最大占空比時(shí),后面確實(shí)很可能吃不掉那么大的負(fù)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(jí)電阻確實(shí)考慮不周,那兩個(gè)電阻需要調(diào)整。后級(jí)的電流我不知道有多大,主要問題會(huì)發(fā)生在最低頻率最大占空比時(shí),后面確實(shí)很可能吃不掉那么大的負(fù)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(shí)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(gè)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(shí)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(gè)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(diǎn)都看不懂呢,慢慢學(xué)

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2011-11-15 10:47
@乞力馬扎羅的雪
有點(diǎn)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(gè)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(jī)
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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2011-11-15 17:22
@乞力馬扎羅的雪
[圖片]
請(qǐng)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(diǎn)都看不懂呢,慢慢學(xué)

有點(diǎn)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(xué)習(xí)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(xiàn)在可以看見了。

利用D1、D2的箝位構(gòu)成一個(gè)恒壓源。恒壓源通過三極管和負(fù)載R2其實(shí)是構(gòu)成恒流源。光耦初級(jí)側(cè)的電流不隨輸入電壓而變化。

這個(gè)電路想法很好。但是需要驗(yàn)證。我比較擔(dān)心的是D1、D2的導(dǎo)通壓降的穩(wěn)定性產(chǎn)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(xiàn)在可以看見了。利用D1、D2的箝位構(gòu)成一個(gè)恒壓源。恒壓源通過三極管和負(fù)載R2其實(shí)是構(gòu)成恒流源。光耦初級(jí)側(cè)的電流不隨輸入電壓而變化。這個(gè)電路想法很好。但是需要驗(yàn)證。我比較擔(dān)心的是D1、D2的導(dǎo)通壓降的穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響究竟有多大。
好帖子 頂一個(gè) 嘻嘻
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2011-11-16 13:45

好吧,公布我采用的方案。其實(shí)和有的朋友的方法很接近。

圖中元件數(shù)值僅供參考,因?yàn)闀r(shí)間已經(jīng)很久了,當(dāng)時(shí)的線路以及參數(shù)的細(xì)節(jié)我也記的不清楚了。主要是給大家看一個(gè)思路吧。

   

當(dāng)時(shí)的主要幾個(gè)想法是:

1,光耦初級(jí)側(cè)采用電流源。查看了一些元件的datasheet,發(fā)現(xiàn)LM317的調(diào)整端的電流只需要100uA,比較合適。

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

3,后級(jí)的RC電路,要考慮充電和放電的阻抗問題。

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