受控的亮度需要用一个恒定的电流来驱动LED,无论输入电压如何,这恒定的电流都必须保持恒定不变。通常,LED都会有调光要求,例如,想要调节显示器或建筑照明亮度。实现LED调光有两种方法:改变LED电流或使用脉冲宽度调变(PWM)。效率最低的方法是改变电流,因为光输出并非完成随着电流变化而发生线性变化,并且在电流低至其额定值时LED色谱会发生变化。
请谨记人类对亮度的感知呈指数型是很重要的,完全变暗需要对电流进行大幅度的变化。这对电路设计有很大的影响,因为全电流3%的调节误差由会由于电路容差而在10%负载时变成30%甚至更高的误差。尽管响应速度比较慢,但使用PWM调光电流波形会更加精确。在照明和显示器应用中,人们希望PWM超过100Hz,这样人眼就不会感觉到闪烁。
![《图一 MC33063组成了一款低成本的LED驱动器》](/art/2011/01/121342231931/p1S.JPG)
《图一 MC33063组成了一款低成本的LED驱动器》 |
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图一显示一款驱动单个LED低成本简易型的降压稳压器,该稳压器实施了一种快速调光的特性。基于一个具有内部开关、电流限制比较器、振荡器和内部参考的MC33063。通常用于稳压的接脚具有关闭功能。在此情况下,一个超过1.25V的电压会关闭电源,而一个较低的电压会开启电源。随着电路的开启,消除了电压回馈,使得控制器能以电流限制/磁滞模式运行。
振荡器生成了一个会引起电源开关开启的启动脉冲。这使得输入电压正好适用于电流感应电阻、LED和电感。当电流达到大约350mA时电流限制比较器开始感应电流并关闭电源开关。电感电压反向并超过输入电流,从而使续流二极管(freewheeling diode)发生传导。电感和LED电流不断循环,直到开关在下一个开关周期时开启为止。该电路非常适用于广泛的应用。在要求简捷性和低成本的手持式可携式设备、白色家电以及车载应用中使用一个40V额定电压和一个1.5A电流的开关调节器是非常有用的。虽然实施磁滞控制和开启功能可能有一定的挑战性,但基本拓扑可适用于更广泛的应用。
我们构建并测试了图一中的电路。图二显示了关闭命令和因此而导致的LED电流波形。LED可以轻松地以500Hz实现PWM调光。电流波形的上升时间和下降时间不到100uSec。如果LED中可以容忍更高的涟波电流,那么电感可以是一个更小的值且上升时间和下降时间可以缩短。然而,500Hz PWM 适用于大多数的应用。
绿色 = 输出电流 蓝色= 关闭 (PWM) 信号
500 uSec/div 10 uSec/div
总而言之,只要不是专门设计用来驱动LED,诸如MC33063的开关调节器就可以成功地完成调光工作。其误差放大器可以用作关闭功能以提供LED PWM调光功能,其电流限制比较器提供了快速响应和精确的电流设置,并且其内置电源开关实现了一个小型简单的电路。
---作者任职于TI德州仪器---
参考文献
- 《LED 照明阐述了降压稳压器设计》,作者:Betten, John,电力电子科技,2007 年 10 月 1 日:http://powerelectronics.com/power_management/lighting_power_management/led-buck-regulator-design-feedback-loop-1007/
- 如欲了解该电源解决方案和其他电源解决方案的更多详情,敬请访问:www.ti.com.cn/power