营造温馨照明的MSP430―RGB LED气氛灯光照明

图 4 由三个配置为恒定电流源的开关调节器和一个使用分立组件构建的 3.3V 稳定电源组成的电路部分实际电路

该电路的核心(请参见图 3和图 4)为一个MSP430F2131 微控制器。对它进行编程，以使其起到一个三重 PWM 生成器的作用，并 从旋转编码器 (R1) 读取数值。编码器值用于对一个包含所有红色、绿色和蓝色LED脉冲间隔比值的查寻表编索引。然后，相应的 PWM 信号就会出现在接近 122Hz 频率时的输出引脚 TA0、TA1 和 TA2 上。该信号的强度足以确保LED不会出现闪烁，因为眼睛将 单个光脉冲平滑成了一个平均可感知强度值。就实际实施而言，我们选择了图 2 中红色部分所示的 PWM 控制方法，其在电路复杂性和性能之间给出了一个较好的平衡值。 每一个LED、红色(D14)、绿色(D24)和蓝色(D34)均由一个来自单个 TPS62260 DC/DC 转换器的恒定电流供电。2Ω 电阻器将流经 LED 的额定电流设定在 300mA。使用 TPS62260 的“大哥”级产品 TPS62290 可以获得更强的电流(高达 1A)，其采用相同的方式进行 封装。使用小信号二极管(D13、D23 和 D33)耦合 PWM 信号。当 PWM 信号较高时，其会超过相应开关调节器的正常误差信号输入，其 具有一个 600 mV 的极限电压电平。这就是说，PWM 信号的高电平会迫使 LED 熄灭。当 PWM 信号最终降低时，该调节器再次启动 ，同时 LED 亮起。整个电路均由一个经过调节的 5V 1 A DC 电源适配器供电。使用一个电阻和一个齐纳二极管构建的简单稳压器将 5V 电平降低至 3.3V，以用于MSP430微控制器。该电路可以构建在如图 5 所示的印刷电路板上。有三种版本的电路板，它们之间的区别仅在于占地面积和 LED 连接排列的不同 。这就允许使用不同类型的 LED，在部件列表中列举出了一些可供选择的 LED。散热图

在高功耗 LED 的性能中，工作温度是一个重要的参数，其会给工作寿命、正向电压、输出波长甚至是设备的亮度带来很大影 响。LED 的工作温度越高，其预期寿命就越短。考虑到这一因素，我们选择的实验印刷电路板尺寸，要能够允许将 SK477100 型散热 片(由 Fischer Elektronik 制造)安装到使用双面粘合热传输材料的电路板背面。在满功率下运行时，这可以将 LED 的温度从 61 °C(无 散热片)降低至 54 °C(有散热片)。该散热片还有助于加速印刷电路板区域上的热量耗散。为了制作一幅示例散热图，我们将电路板和 Cree 公司的 LED 组装在一起。图 6 生动地显示了结果，从而描述出了无散热片(图 左侧)和有散热片(图右侧)时 LED 的温度情况。软件

本应用中MSP430软件的源代码可以从 Elektor 网站上下载。该代码以包括“MSP430F21x2.h”报头文件作为开始，该文件包含了所 有控制寄存器名称以及 MSP430 中可用控制比特的定义。接下来，颜色表的长度就被定义了出来。这里需要注意的是， “LED_TabLength”的值实际上被设定为四倍表长度。然后，按照颜色表本身，为每一个单独的 LED 使用一个单独的阵列。指示器 “LEDptr”被用于从单个颜色表阵列中读取所有三个输出的相应 PWM 脉冲间隔比设置：也可以参见文本框“颜色表”。微控制器在函数“main()”的开始便被初始化。看门狗定时器被关闭，可调系统时钟的校准值被加载，定时器 A 模块得到配置，同 时多元输入和输出均被适当地初始化。主环路由两个“while”块组成。在第一个“while”块中，颜色表指示器 LEDptr 增加，其将导致 PWM 脉冲间隔不断变化，并由此生成不同的颜色。使用两个嵌套的“for”环路来对这些颜色变化的总时间进行控制。第一个“while”环 路运行到旋转编码报告其输出中出现变化为止。然后，第二个被写成一个无限环路的“while”块接过控制权：它根据旋转编码被转换 的方向来增强或衰减颜色表指示器。光明的未来

印刷电路板允许实施更多的功能，例如：专门针对 TI eZ430-RF2500 射频模块的芯片 (socket)。eZ430-RF2500 套件由两个射频模块 供电。(通过在射频模块的微控制器上使用测试引脚)，其中的一个模块可以适用于旋转编码器，从而创建一个到 LED 电路板的无 线链路。这里所说的电路板主要用于实验和评估。由于可以获得 MSP430 源代码，因此我们可以对其进行修改以用于其他项目。我们还 可以在其他一些应用中运用开关调节器：希望您能乐在其中!