如何設(shè)計三通道LED驅(qū)動器

如圖7所示，當(dāng)柵極Q1的邏輯電平為高時，柵極Q3通過分壓器打開；柵極Q4短接至VIN將關(guān)閉柵極Q3。當(dāng)柵極Q1的邏輯電平為低時，分壓器中無電流通過，將柵極Q2連接至VIN，此時柵極Q4短接至地面，并打開PFET。這樣，輸入為高時，開關(guān)關(guān)閉，輸入為低時，開關(guān)打開，這就說明了EZ-Color器件內(nèi)置比較器的輸出為什么會出現(xiàn)反相區(qū)。只要輸入電壓不超過晶體管Q2與Q4的VGS(MAX)值，如圖7所示的電平轉(zhuǎn)換電路就能正常工作。如果我們從VIN到源極Q2之間增加齊納二極管與電容器，再在齊納二極管的陽極至接地之間采用偏置電路，那么該電路就可適用于較大的輸入范圍。

圖7：電平轉(zhuǎn)換器詳圖。

利用軟件工具實現(xiàn)更簡化的解決方案

圖8：單通道的模擬模塊布局。

磁滯降壓轉(zhuǎn)換器要采用EZ-Color，需要將用戶模塊嵌入到PSoCDesigner中，以便在芯片的模擬段與數(shù)字段之間進行切換。如圖8所示，比較器用戶模塊放在連續(xù)時間模塊中，9位DAC放在兩個開關(guān)電容模擬塊間，提供其負輸入。比較器的正輸入通過4:1的多路復(fù)用器路由，輸出路由至比較器數(shù)字總線，再經(jīng)過反相，抵消電平轉(zhuǎn)換器電路的反相區(qū)(如圖8所示)。比較器數(shù)字總線發(fā)送數(shù)字信號至芯片的數(shù)字段，也是數(shù)字信號走線的地方(如圖9所示)。

圖9：單通道的數(shù)字模塊布局。

以上各圖顯示了如何配置EZ-Color模擬與數(shù)字模塊，以實施降壓轉(zhuǎn)換器。COMP_BUF模塊路由比較器總線到數(shù)字段，隨后它可路由到電源電路系統(tǒng)，不過不是直接路由到控制電路，而是與16位PWM數(shù)字模塊的輸出做AND操作，從而實現(xiàn)調(diào)光功能。圖8和圖9中的3個位置樣本可放置在CY8CLED16部件上，從而實現(xiàn)3通道可調(diào)光輸出的復(fù)合系統(tǒng)。

利用3個降壓轉(zhuǎn)換器，每個通道都能通過高精度照明信號調(diào)制(PrISM)調(diào)光，或利用PWM，我們就能控制3通道LED系統(tǒng)的色彩。用8位微控制器完成色彩混合相當(dāng)復(fù)雜，不過有些集成電路公司嘗試了這種做法并取得了成功。PSoCExpress等軟件工具具備預(yù)編寫、預(yù)驗證的色彩混合代碼，使開發(fā)照明設(shè)計變得極其簡單。PSoCExpress是一款支持用戶界面功能的設(shè)計創(chuàng)建工具，也支持系統(tǒng)外設(shè)編碼，可以通過拖放實現(xiàn)工作，并在GUI環(huán)境中連接至驅(qū)動程序。所生成的項目文件兼容于所有賽普拉斯的EZ-Color器件。

應(yīng)該采用哪種調(diào)光分辨率？

您可能已經(jīng)注意到了，本項目中采用了16位分辨率調(diào)光，之所以這樣做，是因為在光照強度較低的情況下，我們需要16位來維持高精度的色彩控制。如果強度為100%，那么精確匹配就僅需要8位的分辨率，如強度為1%，則分辨率應(yīng)為14.6位。EZ-Color中，16位分辨率的PWM調(diào)光頻率為732Hz，遠遠高于肉眼所能看到的頻率。PWM模塊時鐘頻率設(shè)定為48MHz，就能獲得這種調(diào)光頻率。

本文小結(jié)

我們采用賽普拉斯的EZ-Color等混合信號微控制器控制LED照明系統(tǒng)，因為這種微控制器集成了ASIC實施所需的大部分功能。通過采用磁滯降壓轉(zhuǎn)換器，EZ-Color能提供低成本的SMPS拓撲，可用恒定電流驅(qū)動LED。集成式混合信號解決方案非常適合照明設(shè)計，不僅能降低元件成本，而且還能縮短設(shè)計周期。賽普拉斯的EZ-Color集成了SMPS控制、智能化色彩混合功能與DMX512接口，使其成為多種LED照明應(yīng)用設(shè)計的便捷選擇。