開(kāi)關(guān)模式ＬＥＤ驅(qū)動(dòng)器的調(diào)光技術(shù)

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摘要：線(xiàn)性電流源由于其耗電性而不再被節(jié)能意識(shí)日益增強(qiáng)的世界所接受，開(kāi)關(guān)模式的LED驅(qū)動(dòng)器早已取代其成為現(xiàn)今的標(biāo)準(zhǔn)。此處描述的是LED的一些基本理論，以及用于為開(kāi)關(guān)模式LED驅(qū)動(dòng)器提供調(diào)光控制的多種技術(shù)。

關(guān)鍵詞：LED調(diào)光；開(kāi)關(guān)模式；PWM

引言

LED發(fā)出的可見(jiàn)光的亮度概念相當(dāng)容易理解。

LED調(diào)光方法

對(duì)開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)電路的LED進(jìn)行調(diào)光有兩種常用方法：脈寬調(diào)制調(diào)光和模擬調(diào)光。兩種方法都對(duì)經(jīng)過(guò)LED或LED串的時(shí)間平均電流進(jìn)行控制，但在衡量?jī)煞N調(diào)光電路的優(yōu)缺點(diǎn)時(shí)，兩者之間的差異也很明顯。

圖1顯示采用降壓拓?fù)涞囊粋€(gè)LED驅(qū)動(dòng)器。Vin必須始終高于LED和RSNS上的電壓之和。電感電流為L(zhǎng)ED電流。該電流通過(guò)監(jiān)控CS引腳的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)CS開(kāi)始低于設(shè)置的電壓時(shí)，流經(jīng)L1、LED和R_SNS的電流脈沖的占空比增加，從而增加LED的平均電流。

模擬調(diào)光

LED的模擬調(diào)光是對(duì)LED電流的每個(gè)周期進(jìn)行調(diào)整。更簡(jiǎn)單地說(shuō)，它是不斷調(diào)整LED的電流水平。

模擬調(diào)光可以通過(guò)調(diào)整電流檢測(cè)電阻R_SNS，或用模擬電壓驅(qū)動(dòng)IC的某個(gè)調(diào)光功能引腳來(lái)完成。圖1顯示了模擬調(diào)光的兩個(gè)示例。

a通過(guò)調(diào)整R_SNS進(jìn)行模擬調(diào)光

從圖1可以明顯看出使用固定CS參考電壓時(shí)，R_SNS值的變化將對(duì)應(yīng)LED電流的變化。如果可以找到能夠處理高LED電流，同時(shí)還可以提供sub-1歐姆值的電位器，這將是LED調(diào)光的一個(gè)可行的方法。

b通過(guò)用直流電壓驅(qū)動(dòng)CS引腳實(shí)現(xiàn)模擬調(diào)光

更復(fù)雜的技術(shù)是通過(guò)用電壓驅(qū)動(dòng)CS引腳直接控制LED每個(gè)周期的電流。通常將電壓源插入采樣LED電流的反饋回路，并通過(guò)放大器進(jìn)行緩沖。LED電流可以通過(guò)放大器的增益進(jìn)行控制。使用該反饋電路，可以實(shí)現(xiàn)電流和熱量返送之類(lèi)的功能、以便進(jìn)一步保護(hù)LED。

模擬調(diào)光的缺點(diǎn)在于發(fā)出光線(xiàn)的色溫會(huì)隨著LED電流的某個(gè)函數(shù)發(fā)生變化。當(dāng)LED的顏色至關(guān)重要，或特定LED的色溫在LED電流變化時(shí)發(fā)生很大改變的情況下，通過(guò)改變LED電流，從而對(duì)LED的輸出進(jìn)行調(diào)光將被禁止。

PWM調(diào)光

PWM調(diào)光方法，實(shí)際上是在一小段時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)和重新啟動(dòng)LED電流。這個(gè)啟動(dòng)和重新啟動(dòng)循環(huán)的頻率必須快于人眼可以感知的速度，以免出現(xiàn)閃爍效果，通常情況下可以被接受的頻率為大約200Hz或更快。

LED的調(diào)光現(xiàn)在與調(diào)光波形的占空比成正比，可由下面的公式控制：

I_DIM-LED=D_DIM×L_LED其中I_DIM-LED是LED平均電流，D_DIM是調(diào)光波形的占空比，I_LED是當(dāng)選擇如圖3所示的R_SNS時(shí)，額定LED的電流設(shè)置。

a調(diào)制LED驅(qū)動(dòng)器

許多現(xiàn)代LED驅(qū)動(dòng)器具有專(zhuān)門(mén)的PWM DIM引腳，可以接受較寬范圍的PWM頻率和振幅，從而與外部邏輯的接口變得非常簡(jiǎn)單。DIM功能在關(guān)閉輸出驅(qū)動(dòng)電路的同時(shí)，使內(nèi)部電路繼續(xù)工作，從而避免重新啟動(dòng)IC造成的延遲。也可以使用輸出啟用引腳及其它邏輯關(guān)閉功能。

b雙線(xiàn)PWM調(diào)光

雙線(xiàn)PWM調(diào)光是用于汽車(chē)內(nèi)部照明的常見(jiàn)方法。當(dāng)V_IN被調(diào)制為低于VIN-NOMINAL的70％時(shí)，VINS引腳(圖2)檢測(cè)電壓的變化，并將PWM波形轉(zhuǎn)換為和輸出驅(qū)動(dòng)電路相應(yīng)的PWM。這種方法的缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換器的電源必須包含一個(gè)電路，以便為其直流輸出提供PWM波形。

c使用分流器的快速PWM調(diào)光

因?yàn)檗D(zhuǎn)換器輸出的關(guān)閉和啟動(dòng)的延遲，對(duì)PWM調(diào)光頻率和占空比的范圍就具有了限制。為了幫助克服這種延遲，可以給LED或LED串并聯(lián)一個(gè)外部分流器(如圖3中所示的FET)，以便使轉(zhuǎn)換器的輸出電流快速繞過(guò)LED。電感中的電流在“LED關(guān)閉期間”保持連續(xù)狀態(tài)，避免了電感基礎(chǔ)電流上升和下降時(shí)的較長(zhǎng)延遲。延遲時(shí)間現(xiàn)在變?yōu)閷?duì)分流器上升和下降時(shí)間的限制。圖3顯示裝有分流器FET的LM3406，以及使用DIM功能引腳與使用分流器FET時(shí)LED開(kāi)／關(guān)延遲的比較圖形。在這兩種測(cè)量方法中，使用的輸出電容均為10nf，分流器FET為Si3458。

對(duì)電流模式轉(zhuǎn)換器的LED電流進(jìn)行分流時(shí)應(yīng)小心謹(jǐn)慎，因?yàn)楫?dāng)FET打開(kāi)時(shí)，輸出電流會(huì)出現(xiàn)過(guò)沖。LM340x系列LED驅(qū)動(dòng)器屬于接通時(shí)間受控轉(zhuǎn)換器，不會(huì)出現(xiàn)這種過(guò)沖。LED的輸出電容應(yīng)保持較低狀態(tài)，從而盡可能提高開(kāi)／關(guān)／開(kāi)過(guò)渡速度。

快速調(diào)光與關(guān)閉輸出的缺點(diǎn)在于效率的損失。當(dāng)分流器打開(kāi)