关于XL6009升压型直流电源变换器芯片的LED闪光灯恒流电源设计方法

通常如果想要充分理解升压电路，我们就必须首先知道电感的特性，包括电磁的转换与磁储能。这两点非常重要，因为我们所需要的所有参数都是由这两个特性引出来的。

1、系统方案

本系统由输入直流电源经过开关型升压电路转换，输出 12V 电压，为恒流源电路提供工作电压。通过按键控制单片机内部的 D/A 输出信号，使恒流源电路输出恒定电流。此时负载两端的电压值大于设定值时，由单片机内部 A/D 信号控制报警模块报警。系统结构框图如图 1 所示：

2、升压电路分析

电路主要由 XL6009 升压型直流电源变换器芯片、肖特基二极管 B54 以及电感组成。XL6009 的 3 脚输出为方波信号。作为开关，当 3 脚输出低电平时，D1 截止，电感 L1 作为储能元件储存电压，电容与 RV1 和 R1 组成一个回路放电，使输出电压下降;当 3 脚输出高电平时，D1 导通，电感 L1 向电容两端充电，输出电压升高。RV1 与 R1 是 XL6009 内部组成的电压放大器，作为负反馈稳定输出电压，由电阻 RV1 和 R1 控制电压放大倍数。升压模块电路原理图如图 2 所示：

3、恒流源电路设计

该电路主要由 LM358 运放和 P 沟道场效应管 F9530N 组成。当 D/A 输出电压(即 2 脚电压)升高时，LM358 的 1 脚输出电压减小，F9530N 的门极 G 和源极 S 电压增大，控制 SD 间电压减小，使负载和地之间电压增大，采样电压随之增大，使 LM358 的 3 脚电压跟随 2 脚电压变化，从而起到恒流作用。通过开关通断，切换不同的负载，使输出电流满足不同档位恒流的要求。恒流源电路原理如图 3 所示。

4、输入电源的分析计算

输入电压为 3.0~3.6V，所以选择额定输出电压为 Uout=3.6V 的锂电池。根据最大输出功率是 Pmax=10V*0.6A=6W，按系统整机效率 80%计算，则输入电源的输出功率 Pout=Pmax/0.8=7.5W，输入电压的输出电流 I=Pout/Uout=2.08A。一节干电池最大输出电流为 2.2A，为保证续流能力，故选择两节 3.6V 锂电池。

5、提高效率的方法

(1)F9530N 为低压差场效应管，属于电压控制型器件，它的导通几乎不会消耗电流，功耗极小，故选择 F9530N 来提高效率。

(2)采样电阻的阻值很小，功耗相对较小。

(3)电源的接线采用粗铜丝导线，内阻非常小，对应的损耗小，提高了输出功率，故效率有所提高。

6、系统测试结果及分析

当接上负载，在连续输出模式下，对应的输出电压、输出电流及相对误差如表 1 所示：

从表 1 中可以看出，当接上负载，在连续输出模式下，输出电流可设定 3 个档。最高输出电压为 10.23V，最大输出电流相对误差为 1%，LED 闪光灯可正常工作，具有控制精确，误差小，并有高精度实时显示电压和电流大小的优点。