混合寬調(diào)光比線性 LED 電流控制器—電路精選（2）

　　LED 照明的許多應(yīng)用都需要寬調(diào)光比。這可簡單地通過一個如下所示的可調(diào)型電流源來實現(xiàn)?？刹捎枚喾N不同的方法來改變該電流源，而且能實現(xiàn)一個大的 LED 電流范圍。這種方法的主要問題是功率耗散會相當(dāng)高。必須選擇足夠高的電壓源 V1 以適應(yīng)最大的 LED 電壓降和提供電流源所需的儲備空間。LED 制造商通常規(guī)定了一個高于平均值的最大電壓，因而迫使設(shè)計師采用一個高于所需的輸入電壓。采用多個串聯(lián) LED 的應(yīng)用使得電壓容差問題成倍地增加。

　　一款采用可調(diào)型電流源的簡單 LED 驅(qū)動器

　　另一種擴(kuò)大調(diào)光比的方法是采用一個至 LED 的脈寬調(diào)制 （PWM） 信號，以對其進(jìn)行脈沖接通和脈沖關(guān)斷。如果能以足夠高的速率 （通常為幾百 Hz） 來完成該脈沖發(fā)生，則脈動是人眼所看不到的。利用這種方法可把調(diào)光比擴(kuò)大至 3000:1。

　　雖然脈動是人眼看不到的，但是對于其他應(yīng)用它可能是一個問題。例如：數(shù)字視頻錄像機(jī)的掃描速率會與 LED 燈閃爍相互作用，從而產(chǎn)生不希望有的偽像。

　　采用 LT8614 Silent Switcher 和 LT3083 線性穩(wěn)壓器的混合解決方案

　　一種電位技術(shù)允許利用一種嚴(yán)格的模擬方法來控制寬調(diào)光比。它運用了一種混合型方法，由一個開關(guān)穩(wěn)壓器把一個可調(diào)型電流源兩端的電壓保持恒定，并把 LED 電壓置于一個反饋環(huán)路之內(nèi)，這樣 LED 電壓的變化就對 LED 電流沒有影響。電流源兩端的電壓無須支持 LED 電壓降及其變化，因而可針對 “功耗與調(diào)光比之關(guān)系” 的最佳選擇進(jìn)行優(yōu)化。下面的例子用實例說明了此概念，其采用 LT8614 作為電壓源，并用 LT3083 作為電流源。

　　LT8614 是一款降壓型穩(wěn)壓器，其采用 Silent Switcher 架構(gòu)，專為最大限度地降低 EMI / EMC 輻射并在高達(dá) 3MHz 的頻率下提供高效率而設(shè)計。其單片式結(jié)構(gòu)采用 3mm x 4mm QFN 封裝進(jìn)行組裝，內(nèi)置了集成型電源開關(guān)和所有必要的電路，因而造就了一款 PCB 占板面積極小的解決方案。LT3083 是一款 3A 低壓差線性穩(wěn)壓器，可通過并聯(lián)來增加輸出電流或在表面貼裝型電路板上散播熱量。這款新型穩(wěn)壓器專為用作一個精準(zhǔn)電流源和電壓跟隨器而設(shè)計，可在許多要求高電流、至零的可調(diào)節(jié)能力和不設(shè)置散熱器的應(yīng)用中使用。

　　采用 LT8614 電壓源和 LT3083 電流源的混合 LED 驅(qū)動器

　　在該場合中采用了一個 12V 輸入電壓，并且通過一個施加至 LT3083 之 SET 端子的 0V 至 300mV 信號在 0A 至 3A 的范圍內(nèi)改變 LED 電流。LT3083 OUT 端子跟隨 SET 端子，因而一個恒定的電流在 R5 中流動 （通過下面的 IR5 = VSET/R5）。

　　LT3083 之 IN 端子中的電流非常精準(zhǔn)地跟隨 OUT 端子中的電流，直至達(dá)到一個約 500µA 的最小負(fù)載值為止。

　　LT3083 需要 510mV 的最壞情況壓差 （從 IN 至 OUT），以及 300mV 壓差（對于最大電流下的 R5）。LT8614 把LT3083 之 IN 端子上的電壓保持在恰好 0.97V，這可將 LT3083 的功耗保持在一個可容許的水平，在 3A 輸出電流條件下達(dá)到約 2.4W 的功耗峰值。

　　LED 負(fù)極由 LT3083 保持在 0.97V，但是由于 LT8614 的反饋動作，LED 正極電壓會變至任何需要的電壓。可以安放更多與 D1 相串聯(lián)的 LED，而且電流將不改變，直至達(dá)到 LT8614 的壓差電壓為止。

　　采用 LT8614 Silent Switcher 和 LT6015 運放的混合解決方案

　　LT3083 是一款實現(xiàn)電流源功能的方便易用型器件，但是如上面詳細(xì)說明的那樣，該器件沒有最小負(fù)載要求。此外，在 SET 和 OUT 端子之間還存在一個輕微的偏移，它雖然通常為幾百微伏，但是在整個溫度范圍內(nèi)會高達(dá) ±6mV。該偏移給調(diào)光比設(shè)置了一個下限。如果需要更大的調(diào)光比，則可使用一個采用低失調(diào)電壓運放的分立式電流吸收器。這樣的一款實現(xiàn)方案采用 LT6015 精準(zhǔn)型運放作為控制元件。

　　LT6015 是一款軌至軌輸入運算放大器，具有修整至低于 50µV 的輸入失調(diào)電壓。該放大器可采用單電源和分離電源工作 （總電壓為 3V 至 50V），每個放大器僅吸收 315µA 電流。LT6015 的 Over-The-Top® 輸入級專為在嚴(yán)酷環(huán)境中提供額外的保護(hù)而設(shè)計。

　　采用 LT8614 電壓源和 LT6015 電流吸收器的混合 LED 驅(qū)動器

　　LT6015 在整個溫度范圍內(nèi)具有一個 ±250µV 的最大失調(diào)電壓，而且電流源僅需要大約 100mV 壓差。這使得全標(biāo)度電壓可提升至 600mV，并能實現(xiàn)約 1000:1 的調(diào)光比。

　　軟件

　　LTspice

　　LTspice IV 是一款功能強(qiáng)大、快速和免費的仿真工具、電路圖捕獲和波形觀測器，為改善開關(guān)穩(wěn)壓器的仿真提供了改進(jìn)和模型。點擊這里下載 LTspice IV

　　如需啟動用于該器件的隨時可運行 LTspice 演示電路，可按照下列步驟操作：

　　第一步：如果您的電腦尚未安裝 LTspice，則請下載并安裝 LTspice IV

　　第二步：安裝 LTspice 之后，單擊下面的鏈接以啟動仿真

　　LT8614/LT3083 Demo Circuit - Hybrid Wide Dimming RaTIo Linear LED Current Controller （3.4-42V to 41V @ 3A Max）

　　LT8614/LT6015 Demo Circuit - Hybrid Wide Dimming RaTIo Linear LED Current Controller （3.4-42V to 41V @ 3A Max）

　　第三步：如果在單擊上面的鏈接之后?LTspice IV未能自動打開，您可以在該鏈接上單擊右鍵并選擇 “另存為 （Save Target As）”。把文檔保存到您的電腦之后， 通過從 “文檔 （File）” 菜單選擇 “打開 （Open）” 來起動 LTspice 并打開演示電路