支持漸進(jìn)性發(fā)光變化的白光 LED 驅(qū)動(dòng)器

　　摘要

　　許多采用白光 LED 照明和背光的消費(fèi)類產(chǎn)品都支持開(kāi)關(guān)時(shí)的漸進(jìn)性 LED 發(fā)光變化。這種漸進(jìn)性的發(fā)光變化通常要借助可提供 PWM 發(fā)光變化控制功能的微處理器來(lái)完成。在此，我們將介紹一款采用德州儀器 (TI) TPS61040 白光 LED 驅(qū)動(dòng)器的電路，其在不使用微處理器的情況下同樣也可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)時(shí)的漸進(jìn)性發(fā)光變化。

　　以下電路可生成 101mA 的恒定電流，能為 PDA 和數(shù)碼相機(jī)等便攜式應(yīng)用驅(qū)動(dòng)高達(dá) 6 個(gè)白色 LED。其輸入電壓工作范圍為 1.8 V 至 6 V，可以采用兩節(jié)堿性電池和鎳氫電池輸入(1.8 V 到 ~3 V)、三節(jié)堿性電池和鎳氫電池輸入(2.7 V 到 ~4.8 V)以及單體鋰離子電池輸入(3 V~4.2 V)。這種升壓轉(zhuǎn)換器采用 R1 來(lái)設(shè)置流過(guò) LED 的恒定電流。TPS61040 產(chǎn)品說(shuō)明書(shū) (SLVS413) 給出了本電路的詳細(xì)描述。

　　圖 1、恒定電流 LED 驅(qū)動(dòng)電源

　　圖 1 所示的電路閉合時(shí)可立即生成最大編程負(fù)載電流，并在電路斷開(kāi)時(shí)立即變?yōu)榱汶娏?而圖 2 所示的電路會(huì)在閉合和斷開(kāi)時(shí)慢慢增加和減小 LED 的亮度(1–2 秒的時(shí)間)。我們只需對(duì)原始電路略作修改，就能實(shí)現(xiàn)上述效果。

　　圖 2、更多的組件實(shí)現(xiàn)了 LED 電流的漸進(jìn)式開(kāi)關(guān)功能

　　應(yīng)用使能信號(hào) (enable signal) 時(shí)，R3 將慢慢給 C3 充電，此舉會(huì)慢慢開(kāi)啟 Q1。TPS61040 會(huì)通過(guò) D2 被立即啟用。在電路閉合時(shí)，F(xiàn)B 到接地的初始電阻極高，從而將 LED 電流限制為 0 mA。隨著 Q1 慢慢開(kāi)啟，有效電阻逐漸下降，電阻的下降與 LED 電流的升高有直接的關(guān)系。LED 從亮度為 0% 變?yōu)?100% 的亮度，需時(shí) 1 到 2 秒鐘，具體的時(shí)間長(zhǎng)短取決于選定的時(shí)間常數(shù)。圖 3 顯示了電路閉合時(shí)的相關(guān)波形。

　　圖 3、電路閉合時(shí)的波形

　　ENA 信號(hào)在電路斷開(kāi)時(shí)下降，此時(shí) D2 會(huì)阻止 C4 放電。TPS61040 保持開(kāi)啟狀態(tài)，直到 C4 通過(guò) R5 放電。在 TPS61040 仍為開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)，C3 開(kāi)始通過(guò) R3 和 R4 放電。隨著 Q1 可用基線電流 (base current) 的下降，Q1 的有效電阻開(kāi)始升高。隨著 FB 引腳上總電阻的升高，LED 電流會(huì)成比例下降。圖 4 顯示了電路斷開(kāi)時(shí)的相關(guān)波形。

　　圖 4. 電路斷開(kāi)時(shí)的波形

　　在電路閉合時(shí)，ENA 信號(hào)上升和電流開(kāi)始通過(guò) LED 之間會(huì)有較短的延遲，之所以會(huì)出現(xiàn)這一情況，是因?yàn)橹挥挟?dāng) Q1 的基線電壓達(dá)到約 0.7 V 時(shí)，Q1 才開(kāi)始進(jìn)行傳導(dǎo)。如圖 5 所示，我們可以添加 3.3-kΩ的電阻 R6，這樣就可以使基線電壓在電路閉合時(shí)立即升至約 0.5 V，從而將啟動(dòng)延遲從 500 ms 縮短到約 100 ms。圖 6 和圖 7 分別顯示了添加 R6 后電路閉合和電路斷開(kāi)時(shí)的波形。

　　圖 5、為縮短電路閉合延遲而進(jìn)行的修改

　　圖 6、電路閉合時(shí)延遲的縮短

　　圖 7、電路斷開(kāi)時(shí)延遲的縮短

　　本應(yīng)用報(bào)告介紹了在不采用微處理器控制的情況下如何實(shí)現(xiàn)白光 LED 的漸進(jìn)性開(kāi)關(guān)。

　　參考書(shū)目

　　1、 《TPS61040 產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)》(SLVS413)

　　2、 《TPS61040EVM-002 用戶指南》(SLVU068)