2.2 LED恒流源驅動模塊及PWM 驅動方式

　　LED由于壽命長、節能、環保和光電效率高等眾多優點，成為了照明領域關注的焦點。根據LED的伏安特性曲線可知，LED正向伏安特性非常陡，微小的驅動電壓的波動就會導致LED驅動電流的急劇變化，這將直接影響到LED的壽命、光通量和可靠性。LED 獨特的電氣特性使得LED驅動電路也面臨更大的挑戰，LED驅動電路關系到整個LED照明系統性能的可靠性。因此為防止LED的損壞，要求所設計驅動能夠精準控制LED的驅動電流。本系統設計的恒流源是在恒壓源模式控制上增加了一個電流串聯負反饋，恒流源的輸出值也反映了電壓源輸出的大小，但其可以精確控制LED的驅動電流，從而穩定控制LED的亮度。恒流源驅動電路如圖3（右）所示。電流串聯負反饋由U4和Q3組成。

　　系統采用PWM 對LED光亮度進行調節。用PWM 對LED進行調光實際上是某一固定直流電壓經過以一定頻率打開與閉合的開關，從而改變LED上的電壓。假設某一固定直流電壓能夠提供的最大電流為Imax，開關頻率為f 且閉合周期為t，則有通過LED的平均電流I為：

　　因此只要改變閉合周期t就可以改變通過LED的平均電流，進而改變LED的亮度。假設系統輸出的PWM 的占空比為τ，PWM 的頻率和輸出電壓分別為f 和UPWM，則由圖3電路可知通過LED的電流值為：

　　式中，t0=Tτ，i為電流的瞬時值，UPWM為PWM的輸出電壓。在獲得同樣的發光亮度時脈沖電流驅動方式比直流電流驅動方式所需要的電流值更小，所以脈沖電流驅動可以給系統帶來高效性。

　　3 系統軟件設計

　　根據硬件設計時各個模塊的功能和要求，系統軟件的設計主要是和硬件電路相結合。本次設計將系統功能分為具有獨立子功能的控制模塊。

　　設計采用模塊化的方式更易于閱讀和理解，軟件結構更加清晰，而且利于軟件調試。系統軟件方案主要由初始化程序、背景光檢測程序、人體紅外信號檢測程序和RS-485協議等［6］構成。電路上電啟動后，單片機進行初始化操作，電路控制系統進入工作狀態，該系統的工作流程圖如圖4所示。

　　在規定亮燈時間內，如果背景光強度較弱，上位機向下位機發送開始工作命令和信息，否則下位機等待響應上位機發送命令。下位機響應后，當有人或者車輛進入紅外探測區域單片機根據背景光的強度，輸出脈寬調制信號PWM，驅動控制器點亮LED，保證LED光強度足以滿足路面的可見度。如果下位機沒有探測到紅外信號，路燈LED熄滅。

　　圖4 系統流程圖