基于51單片機的高效散熱LED照明解決方案

4.4、PWM控制電路

　　PWM.控制電路由光電耦合器和一個Cuk電路組成。在此控制電路中，光電耦合器能夠有效抑制接地回路的噪聲，消除地干擾，提高了整個系統(tǒng)的抗干擾能力；光電耦合器把輸入端（單片機AT89C51）和輸出端（半導體制冷片TEC）電氣隔離，避免了主控芯片AT89C51受到意外傷害，有效保護了單片機AT89C51。另外，此控制電路中還利用光電耦合器組成了開關電路，節(jié)省了開關器件的使用。Cuk直流斬波電路的功能是將+15V的外接電源轉變?yōu)榭烧{電壓的直流電，即Cuk電路輸出端的電壓（半導體制冷片TEC的工作電壓）是可調的。

輸出端OUT+和OUT-之間的可調電壓是受Q1端和Q2之間的關斷頻率控制的。在此控制電路中選用Cuk電路，因為Cuk斬波電路有一個明顯的優(yōu)點，即其輸入電源電流和輸出負載電流都是連續(xù)的，且脈動很小，有利于保證半導體制冷片TEC處于良好的工作狀態(tài)。

　　限于篇幅有限，下面僅對此PWM控制電路進行簡單的介紹：當PWM控制信號為低電平時，晶體管T1處于截止狀態(tài)，光電耦合器中發(fā)光二極管的電流近似為零，輸出端Q1和Q2間的電阻很大，相當于開關“斷開”；當PWM波控制信號為高電平時，晶體管T1處于導通狀態(tài)，光電耦合器中發(fā)光二極管發(fā)光，輸出端Q1和Q2間的電阻很小，相當于開關“導通”。

由上面介紹可知，當DS18B20采集的實時溫度小于制冷啟動溫度時，光電耦合器的PWM輸入端無信號輸入時，光電耦合器處于不工作狀態(tài)，圖4中的OUT+端和OUT-端無輸出電壓，即半導體制冷片處于閑置狀態(tài);當DS18B20采集的實時溫度大于制冷啟動溫度時，光電耦合器的PWM輸入端有信號輸入，圖5中的OUT+端和OUT-端即有輸出電壓。通過PWM調制波控制Q1和Q2兩端的通斷，即可實現(xiàn)對半導體制冷片TEC工作電壓的控制，進而控制了半導體制冷片TEC的散熱功率。

下圖中的OUT+端和OUT-端分別接在半導體制冷片TEC的輸入端線上。根據(jù)CUK電路的輸出電壓和供電電源電壓的關系，可得出PWM波占空比和半導體制冷片TEC輸入電壓的關系。　　

　　為半導體制冷片TEC的工作電壓，E為供電電源的電壓（在此電路中E=15V）。故控制PWM波的占空比就可以控制半導體制冷片TEC的工作電壓。

　　圖4 PWM控制電路

　　5、結束語

　　隨著電力技術不斷的發(fā)展，大功率LED日益普及，然而大功率LED照明系統(tǒng)的散熱問題嚴重制約了其進一步發(fā)展，因此大功率LED照明系統(tǒng)的散熱問題也受到越來越多的重視。各個學科的研究人員也都投入到其中的研究當中，諸如尋找導熱性能更好的材料和提高其電光轉換效率等。

針對這種情況，本文選擇一些成本低廉相對高性能的元器件，對LED芯片工作溫度不同的情況，進行不同的功率制冷，在一定程度上節(jié)約電力資源。此方案與傳統(tǒng)的散熱方案相比較，具有可控性好和制冷效果良好等優(yōu)點，對于解決大功率LED照明系統(tǒng)散熱問題具有很現(xiàn)實的意義。