使用LED型固態(tài)照明（SSL）的便攜式設(shè)備要求使用高效驅(qū)動電路來延長電池使用時間,，同時還要求使用一些亮度調(diào)節(jié)方法來對光線輸出進(jìn)行調(diào)節(jié),，以適應(yīng)周圍的照明環(huán)境,。在諸如智能手機(jī)或者便攜式GPS導(dǎo)航系統(tǒng)背光照明等應(yīng)用中,，必須使用LED亮度調(diào)節(jié),，目的是讓用戶在強(qiáng)太陽光和夜晚弱光條件下都能看清楚屏幕,。使用手電筒時,，用戶認(rèn)為較長的電池使用時間更加重要,，而非提供最強(qiáng)的光線照明,。我們可以在這些應(yīng)用中使用模擬亮度調(diào)節(jié)或者脈寬調(diào)制（PWM）亮度調(diào)節(jié)方法。模擬設(shè)計通過使用一種創(chuàng)新方法來建立起一個參考電壓,，從而獲得比PWM型設(shè)計更高的效率,。

     模擬和PWM亮度調(diào)節(jié)方法都對LED驅(qū)動電流進(jìn)行控制，而該電流同光線輸出成正比關(guān)系,。模擬亮度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)簡單,，控制功耗最低，并且一般比PWM亮度調(diào)節(jié)方法要高效,，原因是低驅(qū)動電流時LED正向電壓更低,。

     但是，模擬亮度調(diào)節(jié)要求通過一個單獨的電壓基準(zhǔn)生成模擬電壓（可能會對某個方波輸入信號使用RC濾波器輸出,，或者使用一個昂貴的數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC））,。圖1所示電路通過修改一個電位計，沒有了這些方法的復(fù)雜性,，從而實現(xiàn)了一種簡單,、高成本效益的模擬亮度調(diào)節(jié)方法。這種整體解決方案,，是一種高效,、低成本、低組件數(shù)目的LED驅(qū)動器,，適用于單個高電流LED,，例如：歐司朗的金龍（Golden Dragon）等，可用于一些小型電池供電型設(shè)備,。

 電路運(yùn)行情況

圖1 電位計R1實現(xiàn)的模擬亮度調(diào)節(jié)LED驅(qū)動器

     電路要求使用一個電壓調(diào)節(jié),、同步,、降壓轉(zhuǎn)換器，通過一個17V電源提供高達(dá)1A的輸出電流,，例如：TPS62150,。圖1中，這種降壓轉(zhuǎn)換器使用反饋（FB）引腳來控制檢測電阻R2的電壓,，對LED的電流進(jìn)行調(diào)節(jié),。FB電壓由一個精確內(nèi)部參考電壓（一般為0.8V）和一個SS/TR（慢啟動與追蹤）外部輸入引腳共同控制。

   SS/TR引腳電壓低于1.25V時,，F(xiàn)B引腳電壓等于SS/TR引腳電壓乘以0.64,，即VFB = 0.64 * VSS/TR。通過控制FB電壓,，進(jìn)而控制R2的電壓,，IC可改變驅(qū)動LED的電流大小。

   SS/TR引腳有一個嵌入式電流源,，其一般為2.5 μA,。該電源常用于對電容器充電，并形成平順,、線性的SS/TR引腳電壓上升,。典型降壓轉(zhuǎn)換器中，這會使輸出電壓線性,、受控地上升,，同時也減少了輸入電源的突入電流。使用這種設(shè)計時,，一個接地電阻在SS/TR引腳上產(chǎn)生恒定電壓,。

    一個電位計放置于SS/TR引腳上，目的是將該引腳的電壓保持在250mV（電位計=100 kΩ）和0V（電位計=0Ω）之間,?；仡櫳鲜龇匠淌剑馕吨鳩B引腳電壓范圍在160 mV和0V之間,。R2為一個0.15Ω電阻器時,，LED電流變化范圍為1.07A-0A。由于FB引腳電壓與SS/TR引腳電壓線性相關(guān),，因此電位計可提供如圖2所示線性模擬亮度調(diào)節(jié),。

圖2 圖1所示電路的亮度調(diào)節(jié)線性情況，其使用一個電位計實現(xiàn)亮度調(diào)節(jié),。

     這種電路擁有非常高的效率,，因為FB引腳電壓的值相對較低。這種低電壓可降低檢測電阻R2的功耗,。另外,，TPS62150在輕載電流條件下使用節(jié)能模式,，以在大多數(shù)負(fù)載范圍保持較高的效率。圖3顯示了圖1所示電路的效率,，其使用一個12V輸入,，并且在開關(guān)輸出過程中使用TDK的VLF3012ST-2R2電感器。

    我們可以提高這種電路的效率,，但代價是增加電路尺寸,。例如，你可以將FSW（開關(guān)頻率）控制引腳連接輸出電壓,，從而降低工作頻率,，并且（或者）選擇一個低DCR（DC電阻）及（或）擁有更佳AC損耗特性的電感器。盡管實現(xiàn)這兩種方法可能需要更多的電路板面積,，但卻可以達(dá)到90%以上的效率,。盡管其效率并非最高,，但圖1所示設(shè)計卻擁有較小的解決方案尺寸和較好的工作效率,。

 電路局限性

    由于這種電路使用一個非精確模擬輸入（一種手動調(diào)節(jié)電位計）來調(diào)節(jié)LED電流，因此檢測電阻,、電位計電阻和SS/TR引腳電流的容差以及其對LED亮度的影響程度,，都不那么重要。如果LED太亮,，用戶只需調(diào)低電位計電阻便可,。如果太暗，只需調(diào)高電位計電阻,。使用一個多向調(diào)節(jié)電位計時,，我們可以有效地控制LED亮度，用于許多一般應(yīng)用,，例如：手電筒和背光等,。

     這種設(shè)計存在的一個缺點是SS/TR引腳和FB引腳電壓之間的補(bǔ)償。SS/TR引腳被拉低至0V時,，通過減小電位計電阻,，仍然可以有50mA的電流流過LED。因此,，LED無法完全關(guān)閉,，除非你增加一個帶有上拉電阻器的接地開關(guān)，其連接至EN（激活）引腳,。

 其他模擬亮度調(diào)節(jié)方法

    本文所述使用電位計電路的優(yōu)點是其簡易性和高成本效益,。模擬亮度調(diào)節(jié)要求的模擬電壓由IC的一個精確電流源產(chǎn)生，之后通過一個用戶調(diào)節(jié)型電阻器轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的光輸出,。除這種電位計以外,，無需再使用任何其他組件,。亮度調(diào)節(jié)的輸入即電位計，是唯一需要的組件,。

圖3 圖1所示電路在亮度調(diào)節(jié)范圍的效率,。

     如果沒有這種精確電流源，我們需要考慮使用其他方法來產(chǎn)生模擬亮度調(diào)節(jié)所需的模擬電壓,。一些傳統(tǒng)方法包括：使用一個獨立參考電壓IC,，產(chǎn)生精確模擬電壓；通過一個RC濾波器改變微控制器PWM輸出的占空因數(shù)來產(chǎn)生精確模擬電壓,；或者使用一個帶DAC的微控制器來產(chǎn)生精確模擬電壓,。

     所有這些方法都要求用戶輸入來改變光輸出。使用參考電壓IC時,，仍然要求使用一個電位計作為IC的輸入,，以調(diào)節(jié)電壓和控制光輸出?；鶞?zhǔn)IC方法的成本比本文重點介紹的簡易方法要高,。

     最后兩種方法要求使用一個微控制器，同樣也增加了解決方案的成本,。盡管智能手機(jī)和GPS系統(tǒng)都包含有一顆微控制器,，但一般的手電筒卻沒有。具體使用哪種方法,，取決于你手邊的應(yīng)用,，因為某些產(chǎn)品需要更友好的用戶界面（可能使用觸摸屏控制）。

     第三種方法使用一個更大且更昂貴的DAC來代替電位計,。DAC具有更好的輸出模擬電壓間隔尺寸,，因此其光輸出控制也比電位計更加精確。具體的應(yīng)用決定了這種高昂的代價是否值得,。

      在降壓轉(zhuǎn)換器的SS/TR引腳上使用電位計是一種簡單,、小巧且低成本的方法，可為背光和手電筒照明等應(yīng)用的高電流LED提供線性的模擬亮度調(diào)節(jié),。使用模擬亮度調(diào)節(jié)時,，使用一個12V輸入電源可在大多數(shù)亮度調(diào)節(jié)范圍保持85%左右的效率。整套電路僅要求6個組件加上大功率LED,。