基于dsPIC30F的脈沖氙燈驅動系統(tǒng)的設計方案解析

　隨著計算機、機械、電子技術的發(fā)展，道路檢測車使得大規(guī)模、快速、準確地獲取道路使用信息成為可能。檢測車上的攝像系統(tǒng)按攝像速度分為普通攝像機、高速攝像機和數(shù)碼攝像機，其中高速攝像機主要用于對路面的裂縫、坑槽等破壞狀況進行圖像采集。然而在使用高速攝像機時，大多數(shù)檢測車采用的是持續(xù)照射的光源。由于光源的強度較低，在實際使用時往往需要增加曝光時間來達到高質量的圖像數(shù)據(jù)。因此，提高照射的光源強度可以提高圖像數(shù)據(jù)的質量。而脈沖氙燈就能解決光亮度與伴隨熱量的矛盾。它放電時發(fā)出強烈的光，但閃光持續(xù)時間很短，所以熱量影響較小。由于瞬時光能量大，圖像的層次還原較好［1］。
　　為了延長脈沖氙燈的壽命，提高光電轉換效率，必須研制出適合脈沖氙燈的驅動系統(tǒng)。本文設計了滿足脈沖氙燈工作時的起輝、預燃和高壓放電三個階段的驅動系統(tǒng)。脈沖氙燈驅動系統(tǒng)采用Microchip dsPIC30F為主控芯片。該芯片是一款將單片機與DSP技術相結合的高性能16位數(shù)字信號控制器，綜合了單片機（MCU）的控制功能和集成了多種外設的優(yōu)點，以及數(shù)字信號處理器（DSP）的計算能力和數(shù)據(jù)處理吞吐能力［2］。此外，它在異常事件處理，軟件開發(fā)環(huán)境等方面也表現(xiàn)出強大的性能［3］。由于dsPIC30F芯片的內部資源豐富，基于dsPIC30F平臺開發(fā)的脈沖氙燈驅動系統(tǒng)需要的外設很少，不但系統(tǒng)的抗干擾性和可靠性能夠滿足脈沖氙燈在各種環(huán)境下運行的要求，而且可以提高系統(tǒng)的靈活性，縮短開發(fā)時間，降低開發(fā)成本。
　　驅動系統(tǒng)的硬件設計
　　驅動系統(tǒng)在脈沖氙燈起輝時能夠提供足夠的輸入電壓（約5kV）使其發(fā)生輝光放電，在預燃及高壓放電時能夠提供穩(wěn)定的預燃電流（約100mA）及高壓放電電壓（1～3kV）。本系統(tǒng)驅動四組并聯(lián)的脈沖氙燈，以dsPIC30F4011芯片為核心，硬件結構圖如圖1所示，主要由dsPIC30F控制電路、高壓充放電電路、預燃電路、高壓起輝電路，面板輸出顯示及計算機通信接口構成。
　　
　　圖1 脈沖氙燈驅動系統(tǒng)硬件結構圖
　　dsPIC30F控制電路
　　dsPIC30F控制電路以dsPIC30F4011為主控芯片，主要實現(xiàn)脈沖氙燈工作時起輝、預燃和高壓放電三個階段時對相應電路的工作進行調節(jié)，以及對檢測和保護信號進行處理和面板顯示?？刂齐娐飞想娺M行主電控制，將220V/AC輸入電壓接入到驅動系統(tǒng)的主回路，包括高壓充放電電路、預燃電路和高壓起輝電路。然后通過功率變換，即可輸出脈沖氙燈工作時三個階段所需要的電壓。