開關(guān)式可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)器具有顯著的性能并可以精準(zhǔn)控制LED電流,，也具有調(diào)光功能,，這使終端用戶在降低功耗的同時(shí)制作很好的燈光效果。
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8位微控制器可以提供必要的構(gòu)件用來(lái)通信,、定制和智能控制,，核心獨(dú)立外設(shè)集成比單純的模擬或ASIC集成電路能提供更大的靈活性,，并能改進(jìn)擴(kuò)大發(fā)光產(chǎn)品的產(chǎn)能并避免同質(zhì)化。具有預(yù)測(cè)故障維修,、能量監(jiān)測(cè),、顏色和溫度維修、遠(yuǎn)程通信控制的高級(jí)特性,，這使得智能照明解決方案更具吸引力,。
盡管LED驅(qū)動(dòng)器比之前的照明方案提供很多優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際應(yīng)用中還存在一些小問(wèn)題,，通過(guò)本系列的文章我們將了解8位MCU如何消除這些小問(wèn)題,，從而制作出比之前的傳統(tǒng)方案產(chǎn)能更大的高性能開關(guān)式LED驅(qū)動(dòng)方案。
8位微控制器可以單獨(dú)用來(lái)控制最多4個(gè)LED通道,，這是現(xiàn)成的大多數(shù)LED驅(qū)動(dòng)控制器所不具備的,，在圖1，LED調(diào)光引擎可以通過(guò)微控制器外設(shè)中制作出來(lái),，這些引擎有獨(dú)立的閉流路來(lái)控制開關(guān)式功率變換器,，帶有最小化的CPU介入，這使得CPU可以專門運(yùn)行其他重要任務(wù)比如監(jiān)視功能,、通信或其他的系統(tǒng)智能,。 開關(guān)式可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)器具有顯著的性能并可以精準(zhǔn)控制LED電流,，也具有調(diào)光功能,，這使終端用戶在降低功耗的同時(shí)制作很好的燈光效果,。
8位微控制器可以提供必要的構(gòu)件用來(lái)通信、定制和智能控制,，核心獨(dú)立外設(shè)集成比單純的模擬或ASIC集成電路能提供更大的靈活性,，并能改進(jìn)擴(kuò)大發(fā)光產(chǎn)品的產(chǎn)能并避免同質(zhì)化。具有預(yù)測(cè)故障維修,、能量監(jiān)測(cè),、顏色和溫度維修、遠(yuǎn)程通信控制的高級(jí)特性,，這使得智能照明解決方案更具吸引力,。
盡管LED驅(qū)動(dòng)器比之前的照明方案提供很多優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際應(yīng)用中還存在一些小問(wèn)題,，通過(guò)本系列的文章我們將了解8位MCU如何消除這些小問(wèn)題,，從而制作出比之前的傳統(tǒng)方案產(chǎn)能更大的高性能開關(guān)式LED驅(qū)動(dòng)方案。
8位微控制器可以單獨(dú)用來(lái)控制最多4個(gè)LED通道,，這是現(xiàn)成的大多數(shù)LED驅(qū)動(dòng)控制器所不具備的,，在圖1，LED調(diào)光引擎可以通過(guò)微控制器外設(shè)中制作出來(lái),，這些引擎有獨(dú)立的閉流路來(lái)控制開關(guān)式功率變換器,，帶有最小化的CPU介入，這使得CPU可以專門運(yùn)行其他重要任務(wù)比如監(jiān)視功能,、通信或其他的系統(tǒng)智能,。
圖1：8位Microchip微控制器PIC16F1779控制的4個(gè)LED發(fā)光二極管串電路圖
在圖2，LED驅(qū)動(dòng)器基于電流模式的升壓轉(zhuǎn)換器,，由LED調(diào)光引擎控制,，該引擎主要包括核心獨(dú)立外設(shè)(CIP)比如互補(bǔ)輸出發(fā)生器(COG)、數(shù)位訊號(hào)調(diào)變器(DSM),、比較器,、可編程斜坡發(fā)生器(PRG)、運(yùn)算放大器(OPA),、脈沖寬度調(diào)制器3(PWM3),。片上外設(shè)比如固定電壓穩(wěn)壓器(FVR)、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC),、捕捉/比較/PMW(CCP),， 這些核心獨(dú)立外設(shè)(CIP)與片上外設(shè)結(jié)合起來(lái)形成整個(gè)引擎。COG提供高頻轉(zhuǎn)換脈沖給MOSFET Q1用來(lái)對(duì)LED發(fā)光二極管串進(jìn)行轉(zhuǎn)能和供電,，CCP設(shè)定COG輸出的切換時(shí)間,，占空比用來(lái)保持LED恒定電流并取決于比較器輸出，當(dāng)電壓通過(guò)Rsense1超出PRG模塊的輸出時(shí)比較器產(chǎn)生輸出脈沖,，PRG的輸入來(lái)自O(shè)PA在反饋電路的輸出,，當(dāng)占空比大于50%時(shí)PRG作為斜坡補(bǔ)償器而抵消固有的次諧波振蕩,。
圖2：LED調(diào)光引擎
帶有Type II補(bǔ)償器的運(yùn)算放大器(OPA)模塊作為帶有誤差信號(hào)放大器(EA)，固定電壓穩(wěn)壓器(FVR)作為數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)的輸入提供參考電壓給基于LED恒定電流參數(shù)的運(yùn)算放大器(OPA)的同相輸入,。
為實(shí)現(xiàn)調(diào)光,，脈沖寬度調(diào)制器3(PWM3)作為捕捉/比較/PMW(CCP)輸出的調(diào)節(jié)器驅(qū)動(dòng)MOSFET Q2快速開關(guān)LED ，調(diào)節(jié)可以通過(guò)數(shù)位訊號(hào)調(diào)變器(DSM)模塊實(shí)現(xiàn),，調(diào)節(jié)的輸出信號(hào)供給互補(bǔ)輸出發(fā)生器(COG),。脈沖寬度調(diào)制器3(PWM3)提供帶有可變占空比的脈沖控制驅(qū)動(dòng)器的平均電流從而控制LED的亮度。
LED調(diào)光引擎除了實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的LED驅(qū)動(dòng)控制器的功能,，還可以解決LED驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的傳統(tǒng)問(wèn)題，現(xiàn)在我們來(lái)看如何使用LED調(diào)光引擎解決這些傳統(tǒng)的問(wèn)題,。
閃爍變化可能是傳統(tǒng)的開關(guān)式調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)器會(huì)產(chǎn)生的問(wèn)題,，閃爍變化要按照人們的需求進(jìn)行，為避免閃爍變化而實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的調(diào)光效果,，驅(qū)動(dòng)器必須將調(diào)光步驟伴隨著連續(xù)流動(dòng)的效果從100%的高光水平一直降到低光水平,，由于LED會(huì)瞬間響應(yīng)電流的變化而沒(méi)有阻尼效應(yīng)，因此LED驅(qū)動(dòng)器必須具有足夠的調(diào)光步驟從而在視覺上察覺不到變化,，為達(dá)到這種需求,，LED調(diào)光引擎采用脈沖寬度調(diào)制器3(PWM3)控制LED的調(diào)光，脈沖寬度調(diào)制器3(PWM3)有16位的分辨率,，占空比從100%到0有65536個(gè)步驟,，這保證了光水平的平穩(wěn)過(guò)渡。
LED色溫變化
LED驅(qū)動(dòng)器也可以調(diào)節(jié)LED的色溫,，這種顏色變化可以被人們察覺并衰減LED的高光補(bǔ)償,。圖3是傳統(tǒng)的脈沖寬度調(diào)制器(PWM)LED的調(diào)光波形，LED關(guān)閉時(shí),，LED的電流由于輸出電容的遲緩放電而逐漸減小,，這可以引起LED色溫的變化和更高的功耗。
圖3：LED調(diào)光波形
輸出電容的遲緩放電可以使用負(fù)荷開關(guān)消除,，比如在圖2,，電路使用Q2作為符合開關(guān)，LED調(diào)光引擎同時(shí)關(guān)閉互補(bǔ)輸出發(fā)生器(COG)脈沖寬度調(diào)制器(PWM)的輸出和Q2從而切斷減幅電流使LED快速關(guān)閉,。
電流調(diào)峰
當(dāng)使用開關(guān)式整流器驅(qū)動(dòng)LED時(shí),，反饋電路是用來(lái)配置LED電流，然而在調(diào)光時(shí)如果操作不當(dāng)則反饋電路能產(chǎn)生電流調(diào)峰(見圖3),，再看圖2,，當(dāng)LED開啟時(shí)，電流被傳輸給LED,，通過(guò)Rsense2的電壓供給了誤差信號(hào)放大器(EA),。當(dāng)LED關(guān)閉時(shí),，沒(méi)有電流傳輸給LED，Rsense2的電壓變?yōu)?,。在這個(gè)調(diào)光時(shí)的斷電時(shí)間,，誤差信號(hào)放大器(EA)的輸出增加到最大值并使誤差信號(hào)放大器(EA)的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)過(guò)度充電。當(dāng)調(diào)節(jié)的PWM再次開啟,，在高峰值電流傳輸給LED使其恢復(fù)之前還需要幾個(gè)周期,，此電流調(diào)峰會(huì)縮短LED的使用壽命。