摘要 :利用MK6A11P" title="MK6A11P">MK6A11P單片機" title="單片機">單片機設(shè)計的寬電壓" title="寬電壓">寬電壓智能型爆閃燈,，這種爆閃燈自動調(diào)節(jié)高壓充電速率及電壓,，減輕了開關(guān)管和充電電容負擔，并且具有多種工作模式,，具有過壓,、過溫保護等功能，可在10～48 V寬電壓范圍工作,。由于使用了性價比很高的MK6A11P單片機，整體電路簡單,，工作穩(wěn)定,，產(chǎn)品的一致性好、成本低,。
關(guān)鍵詞 :MK6A11P單片機,；智能,；爆閃燈；寬電壓

    MK6A11P單片機具有較強的抗干擾能力,，內(nèi)含RC振蕩器,、看門狗及復(fù)位電路，與其他系列單片機相比,，省去了很多外圍元件,，且格低廉，適用于各種工業(yè)用小型產(chǎn)品的設(shè)計,。
    利用該芯片和NE555芯片組合設(shè)計的智能型爆閃燈,，具有整體電路簡單、工作穩(wěn)定,，產(chǎn)品的一致性好,，極大地提高批量生產(chǎn)能力和競爭能力。

1 利用MK6A11P的寬電壓智能型爆閃燈
1．1 整體電路框圖
    整體電路框圖如圖1所示,，由溫度檢測,、過壓檢測、工作模式設(shè)置,、能量調(diào)節(jié)及驅(qū)動,、高壓檢測及脈沖觸發(fā)部分組成，從而使爆閃燈具有完善的保護功能和自適應(yīng)功能,。


1．2 MK6A11P單片機的特性
    MK6A11P是RISC高性能的8位單片機,，內(nèi)部包含1 kbit×14 bit的OTP方式的ROM，48個8位RAM和一個8位定時／計數(shù)器,。內(nèi)含上電復(fù)位,、低電壓復(fù)位、外部復(fù)位,、WDT復(fù)位,。具有外部RC、LS晶振,、NS晶振,、HS晶振和內(nèi)部4 MHz RC振蕩器，有8腳和14腳封裝,，I／O口在輸入狀態(tài)下,，可置為上拉電阻或下拉電阻模式，可省去外部的上拉電阻,。
1．3 同步方式的反激式升壓電路設(shè)計
    利用簡單電路設(shè)計能量可控制的反激式升壓器是設(shè)計的關(guān)鍵,。MK6A11P單片機I／O的輸出電壓約為4．5 V，驅(qū)動電流較小,，因此不能直接驅(qū)動MOSFET,。如果利用電平變換方法驅(qū)動也可以,，但是一旦程序進入“死循環(huán)”，I／O的狀態(tài)是不定的,，因此不能及時關(guān)斷MOSFET開關(guān)管(死循環(huán)時內(nèi)部的看門狗能自動復(fù)位,，但時間是ms量級，不能保護開關(guān)管),，即可損壞開關(guān)管,。
    因此需要一個驅(qū)動器，該驅(qū)動器具有1O V／300 mA以上的驅(qū)動能力,，可設(shè)置能量儲存值,，可快速關(guān)斷開關(guān)管，且價格低廉,。
    NE555是通用的定時器芯片,，輸出電壓為5～15 V，輸出電流可達500 mA,。內(nèi)有2個比較器,，比較點電壓分別是UF和UF／2，圖2所示,，當2腳的電壓低于UF／2時輸出為高電平,，6腳的電壓高于UF時輸出為低電平。利用此特性設(shè)計出同步方式的轉(zhuǎn)換能量可改變的反激式變換器,。


    變壓器T1初級儲存的能量由式(1)決定,。
   
    圖2電路中UH=UD+UZ，UZ為穩(wěn)壓管D3的穩(wěn)壓值,，當UH>UF時NE555輸出低電平,，開關(guān)管關(guān)斷，因此式(2)成立,。
   
    可知變壓器初級電感儲存的能量取決于UF的大小,，而UF的大小取決于K點的PWM信號的占空比，因此改變占空比可改變UF的大小,，從而調(diào)節(jié)充電速率,。
    MK6A11P單片機發(fā)出30 kHz的同步脈沖，經(jīng)過C5加到2腳觸發(fā),，使輸出為高電平,，開關(guān)管Q1導(dǎo)通，變壓器初級的電流線性增加,，D點的電壓也線性增加,，當UD>UF-UZ 時，NE555輸出為低電平,，快速關(guān)斷開關(guān)管,，變壓器初級儲存的能量通過次級釋放到高壓電容，電容被充電,。由于同步脈沖是單片機發(fā)出的,，因此工作頻率穩(wěn)定，可減少諧波,。
1．4 充電速率的智能控制原理
    圖3為2次爆閃模式下工作時,，正常、過慢,、過快充電情況下的充電曲線,。理想的充電速率是，當電壓剛達到設(shè)定值時,，頻閃管被觸發(fā),，高壓電容的電壓被放電。由圖3可知充電過慢達不到設(shè)定值,，影響爆閃亮度,，過陜產(chǎn)生過充電壓，增加開關(guān)管,、變壓器,、高壓電容的負擔，在3次或4次爆閃模式下工作時更為嚴重,。


    表l是電容C1為100μF時充電電壓與儲存能量的關(guān)系表,。當正常工作時一次放電電壓為350 V，二次放電電壓為200 V,，而過快時一次放電電壓為350 V,，而二次放電電壓為240 V，過充電壓為40 V,，則電壓改變量為20％,，而能量改變量可達44％，這是因為電容中儲存的能量與充電電壓成平方關(guān)系,。


    工作時MK6A11P單片機檢測圖7中E點的電壓,，當電壓過早達到設(shè)定值時，K點的PWM信號占空比減少,，從而UF降低,，減少充電速率，反之亦然,。
    圖4為升壓電路工作時B,，D，F(xiàn),，G點的波形,，每次被觸發(fā)后延遲5～6μs后G點為高電平,，可知同步效果和開關(guān)波形良好，能量控制點(F點)的電壓紋波很小,。


    圖5為3次爆閃模式工作時,，實測的工作波形，可見高壓剛達到設(shè)定值后,，被觸發(fā)脈沖觸發(fā)放電,，不發(fā)生過慢、過快充電現(xiàn)象,。


1．5 脈沖序列發(fā)生器設(shè)計
    爆閃式信號燈需要多種工作模式,，圖6中列出了部分不同的工作模式。


    為了產(chǎn)生30 kHz的同步脈沖單片機的定時器T0以30 kHz速率申請中斷,，通過N次分頻后可得所需要的脈沖序列,，利用模式選擇開關(guān)S1選擇不同的工作模式。
1．6 過電壓和過溫度保護
    圖7為整體工作電路,，通過R1,，R5對電源的輸入電壓進行分壓檢測，如果大于50 V則停止輸出同步脈沖,，電路停止工作,。


    過高的溫度是損壞或縮減產(chǎn)品壽命的重要原因，特別是高壓電容工作在高壓,、大電流放電狀態(tài),，工作溫度很高，實際電路中采用105℃的電解電容,，但要求不要超過80℃,，以防止電解液干枯，縮短使用壽命,。
    熱敏電阻RT1在線路板上安裝在靠近高壓電容的位置,，檢測信號燈內(nèi)部的最高的溫度，一旦超過80℃,，停止輸出同步脈沖,，電路停止工作，待溫度降下后自動工作,。如果不允許爆閃燈停止工作的場合,，可降低設(shè)定的高壓值工作，待溫度降下后自動恢復(fù),。

2 結(jié)束語
    利用MK6A11P單片機設(shè)計的寬電壓智能型爆閃燈,，經(jīng)過實驗得出如下結(jié)論：各種保護功能工作正常，自適應(yīng)各種情況，在寬電壓范圍工作時充電速率很理想,。反激式升壓部分采用了由單片機發(fā)出同步脈沖開啟,，由NE555快速關(guān)閉，因此工作頻率穩(wěn)定,，即使發(fā)生了死機現(xiàn)象也能很好地保護開關(guān)管,。整體電路簡單,，工作穩(wěn)定,，產(chǎn)品的一致性好，從而極大地提高生產(chǎn)能力,、維護能力和產(chǎn)品的競爭能力,。