將降壓調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)換為智能可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)

圖9.RSENSE的建議PCB走線路徑除調(diào)節(jié)之外的功能

使用現(xiàn)成的降壓穩(wěn)壓器調(diào)節(jié)LED電流非常簡(jiǎn)單。此處的示例采用了ADP2384。更加詳盡的論文還包括使用 ADP2441的示例，該器件的引腳較少，具有36 V輸入電壓范圍。該文顯示了一些示例，展示如何實(shí)施專(zhuān)用LED降壓穩(wěn)壓器提供的很多“智能”功能，例如LED短路/開(kāi)路故障保護(hù)、RSENSE開(kāi)路/短路故障保護(hù)、PWM調(diào)光、模擬調(diào)光和電流折返熱保護(hù)。我們?cè)诒疚闹袑⑹褂蒙侠械腁DP2384，討論P(yáng)WM和模擬調(diào)光、電流折返。

使用PWM和模擬控制進(jìn)行調(diào)光

“智能”LED驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)關(guān)鍵要求是使用 調(diào)光制來(lái)調(diào)節(jié)LED亮度，采用以下兩種方法之一：PWM和模擬。PWM調(diào)光通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖占空比來(lái)控制LED電流。如果頻率高于120 Hz，人眼會(huì)均衡這些脈沖，以產(chǎn)生可感知的平均光度。模擬調(diào)光可在恒定直流值下調(diào)節(jié)LED電流。

可通過(guò)打開(kāi)和關(guān)閉與RSENSE串聯(lián)插入的NMOS開(kāi)關(guān)，實(shí)施 PWM調(diào)光。這些電流水平可能需要功率器件，但添加功率器件會(huì)抵消通過(guò)使用包含自身電源開(kāi)關(guān)的降壓穩(wěn)壓器獲得的大小和成本益處?；蛘?，可以通過(guò)快速打開(kāi)和關(guān)閉穩(wěn)壓器來(lái)執(zhí)行PWM調(diào)光。在低PWM頻率下(1 kHz)，這樣仍然可以提供良好的精度(圖10)。

圖10. ADP2384 PWM調(diào)光線性度—200 Hz下的輸出電流與占空比

與所有通用降壓穩(wěn)壓器相同，ADP2384沒(méi)有針腳來(lái)應(yīng)用PWM調(diào)光輸入，但可以操控FB引腳以啟用和禁用開(kāi)關(guān)。如果FB變?yōu)楦唠娖?，則誤差放大器變?yōu)榈碗娖?，降壓開(kāi)關(guān)停止。如果FB重新連接到RSENSE則它將恢復(fù)正常調(diào)節(jié)。這可以通過(guò)低電流NMOS晶體管或通用二極管實(shí)現(xiàn)。在圖11中，高PWM信號(hào)將 RSENSE連接到FB，實(shí)現(xiàn)LED調(diào)節(jié)。低PWM信號(hào)關(guān)閉NMOS，有一個(gè)上拉電阻將FB電平變?yōu)楦唠娖健?/p>

圖12. 模擬調(diào)光電路

雖然PWM調(diào)光非常流行，但有時(shí)我們需要無(wú)噪聲的“模擬”調(diào)光。模擬調(diào)光只是調(diào)節(jié)恒定LED電流，而PWM調(diào)光則進(jìn)行斬波。如果使用兩個(gè)調(diào)光輸入，則需要模擬調(diào)光，因?yàn)槎鄠€(gè)PWM調(diào)光信號(hào)可能產(chǎn)生拍頻，導(dǎo)致閃爍或聲頻噪聲。但是，可將PWM用于一個(gè)調(diào)光控制，而將模擬用于另一個(gè)調(diào)光控制。使用通用降壓穩(wěn)壓器，實(shí)施模擬調(diào)光的最簡(jiǎn)單方法是通過(guò)調(diào)節(jié)FB基準(zhǔn)電路的電源，控制FB基準(zhǔn)，如圖12所示。

熱折返

由于LED的使用壽命在很大程度上取決于其工作結(jié)溫，有時(shí)必須監(jiān)控LED溫度，如果溫度過(guò)高，必須做出響應(yīng)。導(dǎo)致異常高溫的原因可能是散熱器連接不當(dāng)、周邊溫度過(guò)熱或其他一些極端條件。常見(jiàn)解決方案是在當(dāng)溫度超過(guò)某個(gè)閾值時(shí)減小LED電流(圖13)。這稱(chēng)為L(zhǎng)ED 熱折返。

圖13. 需要的LED熱折返曲線

在這種類(lèi)型的調(diào)光中，LED保持在滿載電流，直至到達(dá)溫度閾值(T1)，在這個(gè)閾值之上，LED電流隨溫度升高開(kāi)始降低。這樣可以限制LED的結(jié)溫，保持它們的使用壽命。低成本NTC(負(fù)溫度系數(shù))電阻通常用于測(cè)量LED的散熱器溫度。通過(guò)對(duì)模擬調(diào)光方案進(jìn)行細(xì)微修改，NTC的溫度可以輕松控制LED電流。如果SS/TRK引腳用于控制FB基準(zhǔn)，則可以使用一種簡(jiǎn)單方法，將NTC與基準(zhǔn)電壓并聯(lián)放置(圖14)。