閆姝

摘要：本系統(tǒng)以一款帶有可編程閃光計(jì)時(shí)器的電荷泵芯片AAT3170為核心，ATMega128A單片機(jī)為主控制器，通過鍵盤來設(shè)定相應(yīng)的的輸出模式和輸出峰值電流的檔位以及輸出脈沖個(gè)數(shù)，并可由液晶顯示器顯示輸出的狀態(tài)及操作信息。實(shí)際測試結(jié)果表明，本系統(tǒng)可設(shè)置連續(xù)輸出模式和脈動(dòng)輸出模式下電流100mA、150mA、200mA、300mA、450mA、600mA六個(gè)檔位，且相對誤差均小于5%，并且具有電壓限壓保護(hù)和報(bào)警功能，電路設(shè)計(jì)新穎，簡單，抗干擾能力強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：白光LED AAT3170 ATMega128A 恒流

中圖分類號：TM923.34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1007-9416（2016）12-0156-01

當(dāng)周圍環(huán)境的自然光源或人工光源不足的時(shí)候，此時(shí)閃光燈便成為了一個(gè)用途非常廣泛的機(jī)動(dòng)光源，它可以用來補(bǔ)充此時(shí)的不足。該電源的核心為直流-直流穩(wěn)流變換器，把沒有經(jīng)過調(diào)整的輸入直流電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流輸出電壓，將電能變換為恒流輸出，從而驅(qū)動(dòng)白光LED。本系統(tǒng)主要采用ATmega128A作為主控制器，它是基于AVR RISC結(jié)構(gòu)的8位低功耗CMOS微處理器。

高亮度的白光LED需要穩(wěn)定的恒定的電流。如果工作電壓下降，會(huì)影響白光LED的亮度，所以在電路設(shè)計(jì)上需要使用一個(gè)升壓型的電荷泵。電荷泵提升電壓主要通過開關(guān)陣列和振蕩器、邏輯電路、比較控制器來實(shí)現(xiàn)。采用電容器來貯存能量，構(gòu)成電荷泵電壓轉(zhuǎn)換翻轉(zhuǎn)電路。沒有電感，不存在電磁干擾，而且外形體積較小。

而AAT3170是一種帶有可編程閃光計(jì)時(shí)器的高效率、高輸出的電流輸出電荷泵芯片，它將一個(gè)閃光計(jì)時(shí)器與一個(gè)有32級數(shù)字電流控制的高閃光電流驅(qū)動(dòng)器相結(jié)合，適用于白光LED閃光。而且通過一個(gè)內(nèi)部感應(yīng)電路與一個(gè)負(fù)載開關(guān)模式（1x）、間歇模式（1.5x）和倍增模式（2x）的可調(diào)容量相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)LED所要求的輸出以及效率的最大化。當(dāng)LED工作電流較低時(shí)，切換到1x和1.5x模式下，對電池所消耗的電流為最低。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

閃光燈電源的系統(tǒng)框包括：單片機(jī)ATMega128A，電荷泵AAT3170，液晶顯示模塊，4X4鍵盤，蜂鳴器，場效應(yīng)開關(guān)管，白光LED等主要模塊。

2 電路整體設(shè)計(jì)

2.1 電路設(shè)計(jì)

2.1.1 電路驅(qū)動(dòng)部分

AAT3170只需5個(gè)外接元件：兩只1.0mF的陶瓷電容，用作電荷泵的快速電容；一只接VIN的4.7mF電容；一只接VOUT的2.2mF電容；一只電容C5是來用于設(shè)置閃光計(jì)時(shí)器持續(xù)時(shí)長的附加電容。其中F1與F2短接。該器件輸出的最大峰值電流可達(dá)到600mA。

2.1.2 電路限壓保護(hù)部分

利用電位器（即可調(diào)電阻）組成分壓電路，單片機(jī)的PE3連接在電位器的動(dòng)片引腳上，這個(gè)電路實(shí)際上相當(dāng)于兩個(gè)電阻組成的串聯(lián)電路，只不過這兩個(gè)電阻的阻值是可變的，改變動(dòng)片的位置，就可以改變PE3與地之間的電阻值，根據(jù)串聯(lián)電路分壓的原理，當(dāng)動(dòng)片移動(dòng)時(shí)，PE3處的電壓就會(huì)發(fā)生變化。

由程序設(shè)定，使用單片機(jī)的模擬比較器比較PE3口的電壓與單片機(jī)內(nèi)部的固定能隙電壓（1.22V）之間的高低，如果PE3的電壓高于1.22V，則產(chǎn)生報(bào)警。

人機(jī)交互模塊由兩個(gè)LCD液晶顯示128642、4X4鍵盤、語音模塊XF4240組成，通過鍵盤設(shè)定相應(yīng)的功能菜單，也方便我們調(diào)節(jié)控制。

AAT3170帶有一個(gè)熱量管理系統(tǒng)和一個(gè)內(nèi)置軟啟動(dòng)電路，而且雙路電流吸入器可以讓系統(tǒng)設(shè)計(jì)者選擇使用單路的或雙路（獨(dú)立陰極）的閃光LED配置。

雙級電荷泵部分包含軟啟動(dòng)電路，以防止在啟動(dòng)過程中的電流過大。

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)上電后，首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后查詢等待按鍵，并對不同的鍵值做出不同的響應(yīng)，通過LCD液晶顯示出相應(yīng)的狀態(tài)及操作信息。

3 指標(biāo)測試與結(jié)果分析

（1）通過軟件設(shè)定連續(xù)輸出模式輸出電流設(shè)定為100、150、200mA，任意選取電阻R=100Ω接入電路，則最高輸出電壓U0m：

（2）將輸出短路，選取電阻R=0.2Ω接入電路，則最低輸出電壓U0L。

（3）在規(guī)定的輸入電壓3.0V～3.6V，輸出電流0～10.5V范圍內(nèi)，輸出電流測試結(jié)果如下表1所示。

由表1得知，在200 mA檔位下，輸出電流相對誤差接近于2%。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一款以帶有可編程閃光計(jì)時(shí)器的電荷泵芯片AAT3170為核心，ATMega128A單片機(jī)為主控制器的LED閃光燈電源，設(shè)置連續(xù)輸出模式和脈動(dòng)輸出模式下電流100mA、150mA、200mA、300mA、450mA、600mA六個(gè)檔位，且相對誤差均小于5%，并且具有電壓限壓保護(hù)和報(bào)警功能，電路設(shè)計(jì)新穎，簡單，抗干擾能力強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

[1]沈建良，趙文宏，等.ATmega128單片機(jī)入門與提高[M].北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2009.

[2]顏重光.低壓閃光燈方案[J].電子質(zhì)量，2004，（02）.

[3]趙國良.照相機(jī)白光LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)[D].西安：西北工業(yè)大學(xué)，2007.