隨著 LED 生產成本的下降,,LED 在各種應用中的使用率越來越高,,其中包括手持設備、車載以及建筑照明,。其高可靠性(使用壽命超過 50000 小時),、高效率(175 流明/瓦)以及近乎瞬時的響應使其成為一種頗具吸引力的光源。但是,,驅動 LED 卻是一項很具挑戰(zhàn)性的工作,。
受控的亮度需要用一個恒定的電流來驅動 LED,無論輸入電壓如何這一恒定的電流都必須保持恒定不變,。通常,,LED 都會有調光要求,例如,,想要調節(jié)顯示器或建筑照明亮度,。實現(xiàn) LED 調光有兩種方法:改變 LED 電流或使用脈寬調制 (PWM)。效率最低的方法是改變電流,,因為光輸出并非完成隨著電流變化而發(fā)生線性變化,,并且在電流低至其額定值時 LED 色譜會發(fā)生變化。
時刻謹記人類對亮度的感知呈指數(shù)型是很重要的,,完全變暗需要對電流進行大幅度的變化,。這對電路設計有很大的影響,,因為全電流時 3% 的調節(jié)誤差由會于電路容差而在 10% 負載時變成 30% 甚至更高的誤差。盡管響應速度比較慢,,但使用 PWM 調光電流波形會更加精確,。在照明和顯示器應用中,人們希望 PWM 超過 100 Hz,,這樣人眼就不會感覺到閃爍,。
圖 1 MC33063 構成了一款低成本 LED 驅動器
圖 1 顯示了一款驅動單個 LED 的非常簡單且成本非常低的降壓穩(wěn)壓器,該穩(wěn)壓器實施了一種快速調光的特性,。其基于一個具有內部開關,、電流限制比較器、振蕩器和內部接口的 MC33063,。通常用于穩(wěn)壓的引腳具有關閉功能,。在此情況下,一個超過 1.25V 的電壓會關閉電源,,而一個較低的電壓會開啟電源,。隨著電路的開啟,由于消除了電壓反饋,,控制器以電流限制/磁滯模式運行,。
振蕩器生成了一個會引起電源開關開啟的啟動脈沖。這使得輸入電壓正好適用于電流感應電阻,、LED 和電感,。當電流達到大約 350mA 時電流限制比較器開始感應電流并關閉電源開關,。電感電壓反向并超過輸入電流,,從而使續(xù)流二極管發(fā)生傳導。電感和 LED 電流不斷循環(huán),,直到開關在下一個開關周期時開啟為止,。該電路非常適用于廣泛的應用。在要求簡捷性和低成本的手持式便攜式設備,、白色家電以及車載應用中使用一個 40V 額定電壓和一個 1.5A 電流的開關調節(jié)器是非常有用的,。雖然實施磁滯控制和開啟功能可能有一定的挑戰(zhàn)性,但基本拓撲可適用于更廣泛的應用,。
我們構建并測試了圖 1 中的電路,。圖 2 顯示了關閉命令和因此而導致的 LED 電流波形。LED 可以輕松地以 500 Hertz 實現(xiàn) PWM 調光,。電流波形的上升時間和下降時間不到 100 uSec,。如果 LED 中可以容忍更高的紋波電流,那么電感可以是一個更小的值且上升時間和下降時間可以縮短,。然而,,500 Hz PWM 適用于大多數(shù)應用,。
綠色 = 輸出電流 藍色= 關閉 (PWM) 信號
500 uSec/div 10 uSec/div
圖 2 磁滯電流控制提供了快速 PWM 響應
總而言之,只要不是專門設計用來驅動 LED,,諸如 MC33063 的開關調節(jié)器就可出色地完成調光工作,。其誤差放大器可以用作關閉功能以提供 LED PWM 調光功能,其電流限制比較器提供了快速響應和精確的電流設置,,并且其內置電源開關實現(xiàn)了一個小型簡單的電路,。本人非常感謝 TI 的 Dave Parks 幫我整理了這篇電源設計小貼士文章。