固態(tài)照明正迅速成為機電工程與設(shè)計領(lǐng)域的熱點之一,。LED實現(xiàn)了靈活性與高效性的結(jié)合，這是傳統(tǒng)照明技術(shù)無法比擬的,。LED可以長時間提供穩(wěn)定可靠的照明,，而且采用小型封裝，因此正在建筑和舞臺照明應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛采用,。但是,，每種不同的照明應(yīng)用都有其獨特性，不同的市場領(lǐng)域需要具有不同特性的產(chǎn)品,。因此,，市場中集成電路的專業(yè)化趨勢不斷加強，也導(dǎo)致本來已經(jīng)種類繁多的產(chǎn)品型號變得更加豐富多彩,?？删幊袒旌闲盘?a class="innerlink" href="http://forexkbc.com/tags/微控制器" title="微控制器" target="_blank">微控制器正得到快速采用，因為單個微控制器能集成脈寬調(diào)制器(PWM),、通信接口,、放大器、比較器及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器等多種外設(shè),。
通過將上述外設(shè)的完美組合,，可實現(xiàn)對功能豐富而強大的可調(diào)光降壓轉(zhuǎn)換器等器件的控制,。用于LED驅(qū)動器應(yīng)用的降壓轉(zhuǎn)換器應(yīng)為電流模式調(diào)節(jié)器，因為LED是電流模式器件,。我們從LEDV-I曲線可以看出,，正向電壓稍有變化，就會對電流產(chǎn)生較大影響,。因此,，任何LED驅(qū)動器電路的反饋都應(yīng)視為電流,。此外,，我們應(yīng)使用恒定電流，因為制造商會根據(jù)正向電流電平設(shè)定LED的顏色與強度,。上述特性相當(dāng)重要,，因為我們要通過有關(guān)特性值來確保系統(tǒng)符合整體規(guī)范的要求。
圖1給出了典型的LED系統(tǒng),，包括通信接口,、不同顏色的LED(每種顏色都代表一個通道)、智能化功能以及每個通道的恒定電流驅(qū)動器,。通信接口可以為DMX512或DALI,，這是兩種標(biāo)準(zhǔn)的照明協(xié)議，此外也可以為ZigBee或無線USB接口,。智能化功能可通過內(nèi)置模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)與LED調(diào)光外設(shè)的微控制器實現(xiàn),。ADC用于監(jiān)控溫度與LED電流等系統(tǒng)變量，完成系統(tǒng)監(jiān)控與色彩混合任務(wù),。驅(qū)動器為通道中的每個LED提供恒定電流,。驅(qū)動器的復(fù)雜性與質(zhì)量決定了驅(qū)動器的價格。
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圖1：典型的LED系統(tǒng)方框圖,。 |
磁滯降壓控制器
在微控制器上集成LED驅(qū)動器有助于減小整體系統(tǒng)解決方案的尺寸?，F(xiàn)在，幾乎沒有什么解決方案將開關(guān)模式電源(SMPS)這樣的高功率元件與微控制器的智能化功能完美結(jié)合在一起,。退而求其次,，就是將SMPS的反饋與控制電路完美集成在微控制器中。如圖1所示,，CY8CLED16EZ-Color器件正好具備上述功能所需的模擬電路,。在該設(shè)計方案中，SMPS拓撲為電流模式可控磁滯降壓轉(zhuǎn)換器架構(gòu)(見圖2),。
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圖2：磁滯控制器,。 |
啟動時，通過電感的電流開始上升,，直至比較器正輸入的電壓大于比較器負輸入的電壓,。隨后,，轉(zhuǎn)換器將作為自由運行的振蕩器，電流會在兩個層面間充電和放電,。
ITH_HIGH與ITH_LOW的大小可由并聯(lián)電阻,、RIN與RHYST反饋電阻以及DAC輸出電壓通過下列等式計算得出。我們可以看到,，RHYST值越大,，ITH_HIGH與ITH_LOW的差就越小。
合上PFET將啟動充電過程(如圖4a所示),，電感器開始充電,。比較器可通過測量并聯(lián)電阻電壓來監(jiān)控電感器電流。當(dāng)電流達到閾值ITH_HIGH時,，就開始進入放電過程(如圖4b所示),。在放電階段，電流通過續(xù)流二極管放電,。續(xù)流二極管保護電路元件免受電感反沖的影響,，并且保持LED處于打開狀態(tài)。LED中的電流超過ITH_LOW閾值后,，充電過程再次開始,。
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圖4：降壓轉(zhuǎn)換器的充電階段(圖a)與放電階段(圖b)。 |
轉(zhuǎn)換器啟動后進入充電階段,，直至電感器電流達到ITH_HIGH閾值,。電流達到閾值所需的時間稱作上升時間(trise)，trise取決于輸入電壓與電感器電流值：
,，其中,，VF為串聯(lián)LED的正向電壓。
由于上述方程式的分母是電感值,，因此上升時間與電感值成正比例,。縮短上升時間對調(diào)光非常重要,，因為減小脈沖寬度有利于使用較高分辨率的調(diào)制器,，但這并不是使用較小電感值的唯一原因。低值電感器(具有相當(dāng)高的額定電流)從物理上說比高值電感器的體積更小,，成本更低,，同一尺寸封裝的低值電感器比高值電感器支持的電流更高。