为什么选择白光 LED？
      白光发光二级管(LED)与 CCFL 和电致发光背光照明器件相比，具有更长的寿命和更低的功耗。大多数 LED 厂商都表示其产品在标称工作条件下具有 10 万小时的使用寿命，电源输入到光输出的效率可高于 80%。自从 1993 年首次发布蓝光 LED(波长为470NM)以来，从紫外光到黄光的不同颜色基于氮化物 LED 使 LED 的应用日趋丰富。不过，只是在最近五、六年的时间里，器件制造商才开发出可生产白光 LED(波长为 430?700NM)所需的化学方法和工艺技术。一般的白光LED具有 15?20mA 的标称驱动电流，典型正向压降为2.7?4.0V。对于大多数照明系统来说，需要一个 LED 阵列来提供全部所需光强，因此在任何驱动器设计中都必须考虑 LED 亮度的准确性和匹配问题。
与此同时，在过去的一段时间里，小型彩色有源矩阵 TFT 液晶显示器(LCD)在蜂窝电话中的使用量一直在激增。这些LCD 用来显示各种文本数据以及图像和照片。这些显示器需要小型紧凑和高效的解决方案来驱动为其提供背光照明的白光 LED。直到最近，这些需求相互之间一直有些矛盾，不过，最近出现的一些产品使设计人员们有了高性能背光照明技术的选择。两种最佳的解决方案是采用低噪声无电感器型 DC/DC 转换器(更常见的叫法是电荷泵(charge pump))或采用升压型 DC/DC 转换器。这两种方案之间的主要区别在于是否需要电感器(磁体)以及 LED 是串联还是并联。LED背光驱动器的最佳架构是取决于每个应用的具体需求和限制条件。
      一种理想的白光 LED 多显示屏驱动器
      因为很多蜂窝电话都处于“空间受限环境”，那么电荷泵多显示屏驱动器就成为这类小至中负载电流必须充足而且一定为多个显示屏供电应用环境之极佳选择。而且，电荷泵具有低的高度、小的解决方案占板面积和高转换效率，以延长电池使用时间及实现一个不高的成本。不过一般的电荷泵 IC 可能有噪声，而且效率也不高。例如，门控振荡器电荷泵设计简单，实现成本低，但是在输入和输出端都产生几乎不可能滤掉的低频噪声。在电源输入端产生的噪声能干扰无线应用中的射频(RF)发送和接收。在输出端的噪声能耦合进灵敏的电路，甚至产生听得见的噪声。为了解决这些噪声问题，设计人员们不得不增加一些笨重且昂贵的滤波器。不过，凌特公司的 LTC3206 采用了一种改进的电荷泵解决方案。LTC3206 是高度集成的多显示屏LED控制器，其包含有高效率、低噪声分数(fractional)升压/直接连接电荷泵。
LTC3206 是一种高度集成的多显示屏 LED 控制器，可同时为主、副白光 LED 显示屏以及RGB 彩色 LED 显示屏供电。LTC3206 仅需要 4 个细小的陶瓷电容器和两个电阻就可以形成一个完整的 3 显示屏 LED 电源和电流控制器。
主、副显示屏和 RGB 显示屏的最大电流独立设定，而每个 LED 的电流由一个内部电流源控制。所有显示屏的调光和导通/关断控制都通过一个 I2C 串行接口实现。两个辅助LED 引脚可以独立地分配给主显示屏或副显示屏，增加了设计的灵活性。主、副显示屏的调光范围都是 128:1，而每个红、绿和蓝光 LED 都具有 16 种调光状态，从而产生 4096 种颜色组合。另外，为了满足大电流照相机闪光灯的需求，LTC3206 还能通过电荷泵(CPO引脚)的输出提供高达 400mA 的持续电流，并能提供高达 800mA 的峰值电流。

      LTC3206 通过标准 I2C 两线接口与主器件通信。该 I2C 端口以高达 400kHz 的速度工作，并具有内置定时延时，以确保当从一个符合 I2C 标准的主控设备进行寻址时能够进行正确工作。LTC3206 是一个只接收型(从属)器件。
为了使噪声最小，LTC3206 采用了恒定频率电流调节技术，以确保浮动电容器的电荷和放电电流刚好足够提供负载电流。该电荷泵工作在两个相位，在每个时钟相位上电流几乎保持恒定，从而确保无音频成份。为了获得最佳的效率，LTC3206 的电源管理部分提供两种向 CPO 引脚供电的方法：直接连接模式下的 1:1 或升压模式下的 1.5x。当用 LTC3206 启动任何显示屏时，电源管理系统用一个低阻抗开关把 CPO 引脚直接连接到 VIN。如果在 VIN 提供的电压足够高以恰当的编程电流为所有 LED 供电，那么该系统将在这种“直接连接”模式下提供最高效率。内部电路对所有电流源进行监视以发现“压降”的开端，在这点的电流源不能再提供编程电流。随着电池电压下降，具有最大正向电压的LED 将首先达到压降门限。当任何启动工作的电流源达到压降门限时，LTC3206 就会切换到升压模式，并自动软启动 1.5x 升压电荷泵。
      当涉及效率和成本效益以驱动用于 LCD 和键盘背光照明以及 RGB 和照相机闪光照明的白光LED 时，设计人员现在可以做出明确选择了。LTC3206 分数电荷泵可提供高效率、小占板面积、设计灵活性和低噪声性能。

　　SWS1000L工作温度为-20至+74oC。除此之外，还具有低温启动功能(-40℃负载100%)，对于在极端温度下工作的系统。例如户外显示屏，道路交通信号系统，SWS1000L此特性成为其可靠的电源选择。同时SWS1000L内置温控风扇，极大降低了噪音(可达到8分贝)。此特性使SWS1000L同样成为室内设备的理想电源。例如：自动售货机，自动检测仪，工厂自动设备及控制系统。

　　SWS1000L接受85VAC 至265VAC通用输入，使其符合全球电源标准，对于非标准系统电压，SWS1000L能够提供宽范围的输出电压调节，可调范围可高达+/-20%，大多数型号可以从外部输入一个1-6V电压进行远程输出电压调节，调节范围非常宽，为正常输出电压的20%至120%，这一特性使SWS1000L系列可作为便宜的可编程电源或实验室设备电源使用。

　　SWS1000L特性还包括一个12V/0.1A辅助电源输出，风扇失效报警，直流输出正常信号，均流并联功能，过电压，过电流，过热保护功能。SWS1000L系列电源具有CE标志及UL、CSA、EN60950-1、EN60601-1、UL60601-1、EN50178安全认证。冲击，振动测试满足MIL-STD-810F要求。所有型号传导及辐射电磁干扰满足EN55011-B, EN55022-B，FCC-B标准，电磁抗干扰符合EN61000-4标准。高次谐波电流符合EN61000-3-2 Class A规格。

       尽管如此，很多地方还是要用到汇编语言，例如开机时硬件系统的初始化，包括CPU状态的设定，中断的使能，主频的设定，以及RAM的控制参数及初始化，一些中断处理方面也可能涉及汇编。另外一个使用汇编的地方就是一些对性能非常敏感的代码块，这是不能依靠C编译器的生成代码，而要手工编写汇编，达到优化的目的。而且，汇编语言是和CPU的指令集紧密相连的，作为涉及底层的嵌入式系统开发，熟练对应汇编语言的使用也是必须的。

       单纯的C或者汇编编程请参考相关的书籍或者手册，这里主要讨论C和汇编的混合编程，包括相互之间的函数调用。下面分四种情况来进行讨论，暂不涉及C++。

       1． 在C语言中内嵌汇编

       在C中内嵌的汇编指令包含大部分的ARM和Thumb指令，不过其使用与汇编文件中的指令有些不同，存在一些限制，主要有下面几个方面：

       a. 不能直接向PC寄存器赋值，程序跳转要使用B或者BL指令

       b. 在使用物理寄存器时，不要使用过于复杂的C表达式，避免物理寄存器冲突

       c. R12和R13可能被编译器用来存放中间编译结果，计算表达式值时可能将R0到R3、R12及R14用于子程序调用，因此要避免直接使用这些物理寄存器

       d. 一般不要直接指定物理寄存器，而让编译器进行分配

       内嵌汇编使用的标记是 __asm或者asm关键字，用法如下：

__asm

{

instruction [; instruction]

…

[instruction]

}

asm(“instruction [; instruction]”);

       下面通过一个例子来说明如何在C中内嵌汇编语言，

#include <stdio.h>

void my_strcpy(const char *src, char *dest)

{

char ch;

__asm

{

loop:

ldrb ch, [src], #1

strb ch, [dest], #1

cmp ch, #0

bne loop

}

}

int main()

{

char *a = "forget it and move on!";

char b[64];

my_strcpy(a, b);

printf("original: %s", a);

printf("copyed: %s", b);

return 0;

}

在这里C和汇编之间的值传递是用C的指针来实现的，因为指针对应的是地址，所以汇编中也可以访问。

       2． 在汇编中使用C定义的全局变量

       内嵌汇编不用单独编辑汇编语言文件，比较简洁，但是有诸多限制，当汇编的代码较多时一般放在单独的汇编文件中。这时就需要在汇编和C之间进行一些数据的传递，最简便的办法就是使用全局变量。

/* cfile.c

* 定义全局变量，并作为主调程序

*/

#include <stdio.h>

int gVar_1 = 12;

extern asmDouble(void);

int main()

{

printf("original value of gVar_1 is: %d", gVar_1);

asmDouble();

printf(" MODIFIED value of gVar_1 is: %d", gVar_1);

return 0;

}

       对应的汇编语言文件

;called by main(in C),to double an integer, a global var defined in C is used.

AREA asmfile, CODE, READONLY

EXPORT asmDouble

IMPORT gVar_1

asmDouble

ldr r0, =gVar_1

ldr r1, [r0]

mov r2, #2

mul r3, r1, r2

str r3, [r0]

mov pc, lr

END

       3． 在C中调用汇编的函数

       在C中调用汇编文件中的函数，要做的主要工作有两个，一是在C中声明函数原型，并加extern关键字；二是在汇编中用EXPORT导出函数名，并用该函数名作为汇编代码段的标识，最后用mov pc, lr返回。然后，就可以在C中使用该函数了。从C的角度，并不知道该函数的实现是用C还是汇编。更深的原因是因为C的函数名起到表明函数代码起始地址的左右，这个和汇编的label是一致的。

/* cfile.c

* in C,call an asm function, asm_strcpy

* Sep 9, 2004

*/

#include <stdio.h>

extern void asm_strcpy(const char *src, char *dest);

int main()

{

const char *s = "seasons in the sun";

char d[32];

asm_strcpy(s, d);

printf("source: %s", s);

printf(" destination: %s",d);

return 0;

}

;asm function implementation

AREA asmfile, CODE, READONLY

EXPORT asm_strcpy

asm_strcpy

loop

ldrb r4, [r0], #1 ;address increment after read

cmp r4, #0

beq over

strb r4, [r1], #1

b loop

over

mov pc, lr

END

　　在这里，C和汇编之间的参数传递是通过ATPCS（ARM Thumb Procedure Call Standard）的规定来进行的。简单的说就是如果函数有不多于四个参数，对应的用R0-R3来进行传递，多于4个时借助栈，函数的返回值通过R0来返回。

       4． 在汇编中调用C的函数

       在汇编中调用C的函数，需要在汇编中IMPORT 对应的C函数名，然后将C的代码放在一个独立的C文件中进行编译，剩下的工作由连接器来处理。

;the details of parameters transfer comes from ATPCS

;if there are more than 4 args, stack will be used

EXPORT asmfile

AREA asmfile, CODE, READONLY

IMPORT cFun

ENTRY

mov r0, #11

mov r1, #22

mov r2, #33

BL cFun

END

/*C file, called by asmfile */

int cFun(int a, int b, int c)

{

return a + b + c;

}

　　在汇编中调用C的函数，参数的传递也是通过ATPCS来实现的。需要指出的是当函数的参数个数大于4时，要借助stack，具体见ATPCS规范。

       小结

　　以上通过几个简单的例子演示了嵌入式开发中常用的C和汇编混合编程的一些方法和基本的思路，其实最核心的问题就是如何在C和汇编之间传值，剩下的问题就是各自用自己的方式来进行处理。以上只是抛砖引玉，更详细和复杂的使用方法要结合实际应用并参考相关的资料。

1 数字化充电电源的主电路构成

充电机主回路是数字化充电电源的基础，直接影响到充电电源的性能。逆变式电源体积上、重量轻；而且由于其工作频率高、具有很高的响应速度、易于实现复杂的输出特性，因此可以满足不同充电策略所要求的充电曲线。所以这里采用移相全桥逆变加二次整流的方案作为充电电源的主电路。

主电路的原理图如图1所示。图中，Vs是单相或三相交流输入经过整流滤波后得到的直接电压，Q1～Q4是功率开关管IGBT，T1是功率变压器，D1、D2是变压器二次侧数流二极管，Lf和Cf分别是输出滤波电感和滤波电容。


    图2为驱动脉冲的时序图，它几乎和传统的移相控制的驱动脉冲时序图相同，只是Q2和Q4间的死区是随占空比的变化而调整的（如阴影部分所示）。当母线电压较高或负载较轻时，Q2和Q4间将获得更大的延时时间，在每半个周期中，Q1和Q4将在同一时刻开能，但Q4将首先关断，这样，Q2和Q4组成了超前桥臂，而Q1和Q3组成了滞后桥臂。

假定Q1和Q4初始时处于导通状态，在某一时刻关断Q4，则C2、C4作为缓冲电容为Q4的关断提供零电压条件。拖尾电流依然存在于Q4中，但零电压关断在很大程度上减少了它的判断损耗。Llk(指高频变压器的漏感和线路等效电感)将使C4的电压继续增长，直至Q2的反压超过30V而发生反向雪崩，此时Q2的特性类似于一个齐纳二极极管，雪崩过程持续到1/2Llkip2的能量全部在Q2上面使ip衰减到零为止。由于ip则减为零时，b点电位仍高于母线电压，其压差等于IGBT的反向雪崩电压值，因此一个较小的电流将通过Q1反向流回。这将有助于复合Q1中存储的电荷，从而使得Q1拖尾电流得以真正消除，使得Q1能够在零电流条件下关断。Q2由于加有反压而在零电压状态下完成无损耗开通。最后，当Q1完全关断后，Q3开通，下半个工作周期开始。

2 基于TMS320LF2407A的数字化控制电路硬件平台

采用数字信号处理器作为开关电源的控制器不仅可以克服分立元件过多、电路可靠性差、电路复杂等缺点，还可以解决单片集成控制器不灵活的问题；而且DSP数字处理器具有工作频率高、指令周期短等优点，并具有改进的总线结构和强大的数字处理功能。

TMS320LF2407A芯片是TI公司24X DSP控制器系列的新成员，它在电机的数字化控制方面得到广泛的应用，通过编程和外部电路的配合，完全能够实现电动汽车用充电电源的数字化控制。图3为控制系统的功能框图。控制系统以TMS320LF2407A为核心，通过外部附加电路实现系统所需要的各项控制功能：

（1）通过滤波电路对传感器输入信号进行处理，然后由ADC采样电路进行数字采样并送入中央处理器；

（2）通过偏磁检测电路进行检测，如果发现功率变压器有磁偏现象，将立刻被TMS320LF2407A捕捉到并进行相应的处理；

    （3）由TMS320LF2407A直接生成有限双极性PWM控制信号，经过隔离驱动放大后控制功率开关管IGBT的导通与关断；

（4）利用处理器内部的I/O口实现一些外围的附加控制功能，比如：指示灯显示、电路的缓吸、接触器的控制、散热风扇的开关控制等；

（5）利用SCI串行通讯进行相关的显示和控制调节；

（6）通过CAN2.0控制器与外部设备进行远程通讯。

    在电源运行过程中，可能会发生一些异常状态，例如由于器件不一致等原因，造成变压器磁偏最终导致变压器原边饱和；全桥电路出现直通使得原边母线短路；副边负载过流；散热器过热等。对于以上异常状态，从硬件电路上给予设计并采取相应保护措施。

3 控制系统软件设计

控制系统负责整个充电过程的控制和监测，实现充电过程的数字化控制。充电电源的控制软件采用C语言和汇编语言混合编制，在完成其控制功能的同时，力求程序结构合理简单，以适应大功率电源对控制系统的稳定性和可靠性的要求。

3．1 软件的整体结构

控制软件主要包括以下几个部分：采用处理；由采样值计算输出脉宽，并根据此值调整输出的PWM脉冲宽度；通过SCI通讯接收控制指令并发送输出的电流、电压值；CAN通讯程序；故障处理及保护功能程序。控制系统软件初始化程序和主程序流程图如图4所示。

为了提高软件的运行效率，把不需要及时处理的都分放在主程序里面，而把一些需要及时处理的控制过程通过中断的方式进行处理。如显示、控制等过程安排在主程序中；而PWM波形的调制等需要进行周期处理的工作则通过中断方式进行处理。另外，CAN通讯程序也采用中断服务程序处理，根据接收到的信息决定具体的充电方式并对充电过程进行调整。

3．2 数字PID控制器的简要设计

PID控制具有结构简单、参数易于调整等优点，因而在连续的系统控制中得到了广泛的应用。它是一种按照被控制量偏差的比例、积分和微分通过线性组合进行控制的方法，其控制规律如下：

由于数字PID控制是一种采样控制，它根据采样时刻的偏差值计算控制器，在（1）式中的积分和微分项不能直接准确计算，因此在本控制系统中采用了增量式PID算法，其控制规律的数值公式为：

充电电源采用高频的逆变频率，对控制器的响应时间要求较高。Δui对应第I时刻控制量的增量即PWM脉冲宽度的变化值。由（2）式可以看出，增量式算法只需要保存前三个时刻的偏差值，占用空间小，计算误差或精度不足时对系统影响小，累计误差同样也比较小；而且在每次重新启动时，可以在原来的基础上进行控制，减少系统的响应时间，同时也避免了因偶然因素造成的控制器输出的大幅度剧烈变化，使系统的可靠性大大提高。

对于本系统，PID控制器的参数主要通过试验确定并不断进行整定，最终达到满意的结果。系统的采样周期就是电源主电路的开关周期，根据前一个周期的采样值计算下一个周期的输出脉宽，每一次采样中断必须进行一次计算。PID的算法嵌套在ADC的中断处理程序之中。

4 实验结果及技术参数

整个实验系统由所研制的电动汽车用充电电源、电动汽车用动力电池（镍氢）、纯电阻负载、PC机以及数字示波器等测试设备组成。

软开关电源变压器原边电压（Up）、原边电流（ip）波形的测试结果如图5所示。从波形图中可以看 出，变压器原边电压（Up）和原边电流（ip）的波形均较理想。因为主功率开关管工作于零流和零压的状态下，原边电流和电压没有出现传统硬开关变换器所具有电压、电流尖峰。

系统的输出响应曲线如图6所示。从图中可以看到，系统的响应速度较快、超调量小且稳态控制精度较高，输出电压从200V升到500V只需要0.5秒的时间。

充电机的技术参数如下：

·输入电压：AC 380V三相交流电

·输出电压：DC 300V～720V可调

·输出电流：0～30A可调

·充电效率：≥90%

·输出纹波：≤1%

·工作温度：-20℃～+60℃

所研制的电动汽车用数字化充电电源采用软开关功率变换技术，提高了充电机的充电效率和可靠性；控制系统采用数字处理芯片和数字控制技术，具有很高的实时性和良好的控制功能，可以满足不同动力电池的复杂充电要求；整机采用模块化方式，可以和电动汽车进行可靠通讯，且人机交互性好。

　　WM8400功能包括高性能多媒体CODEC，内置锁频环(FLL)，两个直流—直流转换器和4个低压差线性稳压器(LDO)，它们紧凑封装于6x6mm的BGA内。WM8400灵活的硬件控制功能可以支持先进的多媒体附助处理器所需的常规电源管理需要。与目前所采用的独立CODEC和电源管理芯片(通常需两个或更多的独立元件)相比，WM8400可帮助移动手机设计师节省高达25%的设备材料清单和高达40%的占板面积。

　　WM8400结合了一个低功耗音频CODEC，可提供98dB的信噪比功能，支持下一代手机的信号开关、音频转换和混音要求。支持设计者快速添加新功能和更加灵活的终端用户模式，如观看移动电视的同时可进行语音通话。数字内核能耗低于同类装置，语音通话时功耗低至5mW。

　　此外，WM8400的CODEC可通过软件选择AB类或D类放大器驱动器运行，这就意味着手机设计师可以将D类无滤波器技术应用在范围更广的、日益多样化的手持式形式元素中，如过去需要1个AB类驱动拓扑的各种噪音和干扰的限制。系统设计师可以选择用于预期使用的最合适的运行模式，为终端用户最大限度延长电池寿命。

　　WM8400还包括1个功能强大的1W单声道扬声器驱动器和低漏电、高电源抑制比(PSRR)和上电爆破音抑制技术，可实现直接连接电池为扬声器供电。4个耳机驱动器输出支持常规的、全差分或无电容(cap-less)模式，驱动多个麦克风或模拟线路输入(单声道或立体声、单端或差分)，所提供的1个可编程高通滤波器可将输入信号中的低频噪音去除。

　　数字音频接口支持多数通用数据格式和时分复用的时钟模式，1个附加DAC接口提供附加灵活性应用。

　　从电源管理角度来看，WM8400包括两个可编程2MHz DC-DC降压转换器、4个LDO稳压器。核心稳压器的启动流程和预设电压;通过外部管脚可对DC-DC1、DC-DC2、LDO1 和 LDO2进行硬件选择，所有的稳压器可通过软件进行编程。核心稳压器为多媒体应用处理器子系统供电而设计，LDO3和4是专为内置音频CODEC供电而设计。

　　欧胜电源管理产品线经理Paul Wilson说道，“移动手机设计师往往承受着巨大的设计压力，他们提供的产品必须具备更高性能的音频质量，在不同以往的更小尺寸形式下提供超过以往的更长的电池寿命。欧胜以超低功耗和内置的电源管理解决方案迎头应对这一挑战，如WM8400，在极大地降低功耗的同时而不牺牲任何音频性能，有助于提升用户体验。

　　基于MOSFET上的选择，每相可输出高达25A的电流。每个芯片可以配置成为两个单相输出或者一个双相输出。因为每个ISL8120可提供两个单相25A输出或一个双相位50A输出，设计师可根据需要的电压轨的数量和输出电流的水平来决定使用ISL8120的数量。最多6个ISL8120可并行使用，以输出一个12相、300A的输出电流。ISL8120的集成电流分配控制确保了这种独特的可扩展能力。

　　ISL8120处理3V、9V、12V 和 24V等行业标准输入电压的能力又进一步增强了它的多功能性。此外，该器件的门驱动电压范围从2.7V 到 5.5V，可以提供一个低端2A/4A 5V 驱动和一个高端2A/2A 5V驱动。控制器还能通过直流电阻(DCR)、Rds(on)或者外部传感电阻（ESR）完成过电流传感，这样它就能在大范围的系统架构中发挥作用。

　　ISL8120还通过真正的差分远程传感提供高精确度，这是通过从一个独立的节点直接接地提供参考，并提供更高准确度，允许对版图进行更精确的调试来实现的。

　　由于现在采用了32引脚 QFN 封装，ISL8120是数据通信或电信系统、RAID系统、功率模块、电源或工业应用完美的PWM控制器解决方案。

嘻嘻哈哈表情阿库