LED照明亮度控制新技術(shù)特征與應(yīng)用

　　2.2.3一個(gè)PWM控制的串聯(lián)開關(guān)的應(yīng)用

　　當(dāng)PWM頻率高于100Hz時(shí)，人眼是無(wú)法察覺(jué)單個(gè)脈沖的，但是，整合這些脈沖把它們理解為亮度，通過(guò)線性改變占空比，就可以線性改變亮度，而不會(huì)有任何波長(zhǎng)變化。如圖4所示，調(diào)節(jié)LED亮度最常用的方法是一個(gè)PWM控制的串聯(lián)開關(guān)。因?yàn)檎蚬ぷ麟娏飨鄬?duì)較高，所以選擇開關(guān)時(shí)必須小心，確保開關(guān)能夠處理傳導(dǎo)損耗。

　　圖4 引用ST公司新型技術(shù)的PWM調(diào)光技術(shù)框圖

　　為了克服這個(gè)問(wèn)題，這個(gè)方案取消了串聯(lián)開關(guān)，而且還提高了能效。圖4所示為新的調(diào)光技術(shù)的框圖，引用了ST公司的新型技術(shù)。這項(xiàng)新技術(shù)存在于兩個(gè)控制回路內(nèi)：一個(gè)電流回路和―個(gè)電壓回路(圖4所示)。當(dāng)需要最大的亮度時(shí)，電流同路以穩(wěn)定的正向電流驅(qū)動(dòng)LED；在調(diào)光操作期間，電流控制回路將會(huì)限制最大輸出電流，同時(shí)電壓回路將維持輸出電壓低于LED陣列閾值電壓之和。當(dāng)斷開LED時(shí)，電壓回路將控制最大輸出電壓。該新的調(diào)光技術(shù)的框圖因?yàn)椴辉偈褂秒娫撮_關(guān)，就可以得到一個(gè)更加低廉的高效解決方案。

　　3、增添智能性亮度控制技術(shù)的應(yīng)用

　　LED照明應(yīng)用可以得益于MCU的智能性。MCU可以用于多種任務(wù)，包括用戶接口、通信、電池狀態(tài)監(jiān)控和溫度測(cè)量。在設(shè)計(jì)中添加MCU并不意味著加大了復(fù)雜性、占用空間或更昂貴。如Microchip提供了PIC10F系列MCU，這些器件采用6引腳SOT-23封裝形式。器件內(nèi)部還有振蕩器和復(fù)位電路。連接電源并接地，得到4個(gè)I/0引腳，這些引腳可以編程設(shè)定為執(zhí)行任何所需的任務(wù)。FPIC10F引腳可以用作模擬或數(shù)字引腳。FPIC10F系列中有兩個(gè)器件型號(hào)含有模擬比較器模塊。有兩個(gè)FPIC10FP器件型號(hào)含有8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。只需要學(xué)習(xí)33條匯編指令就可以為PICIOF編寫代碼。

　　MCU在LED照明中的一種應(yīng)用是進(jìn)行亮度控制。功率型LED可以通過(guò)降低驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行調(diào)光。但是，這不是控制LED亮度的最有效方式。在最高額定驅(qū)動(dòng)電流下，功率型LED達(dá)到最佳效率。通過(guò)使用低頻PWM信號(hào)來(lái)開關(guān)LED可以達(dá)到更好的效率。PWM信號(hào)連接到SMPS控制IC的使能輸入。在打開時(shí)，LED始終以最高電流驅(qū)動(dòng)。

　　PICl0F206器件為SMPS IC提供了用戶按鈕接口，并產(chǎn)生PWM控制信號(hào)。PIC10F206具有內(nèi)部振蕩器和復(fù)位電路，不需要任何外部電路。在這些應(yīng)用中，PIC10F206器件還可以用于線性化亮度控制或監(jiān)控電池狀態(tài)。

　　3.1新的解決方案中PWM控制信號(hào)如何產(chǎn)生

　　有多種方法可以產(chǎn)生PWM控制信號(hào)來(lái)控制供電電路。帶有捕捉―比較-PWM(*)模塊的器件可以利用片上數(shù)字時(shí)基來(lái)產(chǎn)生PWM信號(hào)，以控制供電電路，從圖5所示的使用PIC12HV615比較器的降壓LED驅(qū)動(dòng)器輸出到Q1的信號(hào)可以看出。

　　圖5 使用PIC12HV615比較器的降壓LED驅(qū)動(dòng)器

　　信號(hào)脈沖寬度由MCU時(shí)鐘和占空比寄存器控制；增強(qiáng)型*(E*)模塊使一個(gè)PWM信號(hào)可以控制2或4個(gè)輸出引腳，分別進(jìn)行半橋或H橋控制；具有比較器和E*模塊的器件可以使用比較器信號(hào)來(lái)控制PWM信號(hào)的關(guān)閉時(shí)間；具有比較器和PWM SR鎖存器的器件可以使用比較器信號(hào)和/或時(shí)鐘脈沖來(lái)開關(guān)鎖存器輸出；可以使用外部PWM外設(shè)IC。在需要多個(gè)高速PWM通道時(shí)，這一方法很有用，PWM信號(hào)可以使用軟件和I/0引腳產(chǎn)生。PWM頻率和占空比分辨率要求不是太高的話，這一方法的成本較低；帶有片上比較器的PIC單片機(jī)(如PICl2F609)可以用于實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的LED驅(qū)動(dòng)器。PICl2HV609添加了一個(gè)內(nèi)部穩(wěn)壓器，可以在高于5V的直流總線下工作。