LED照明亮度控制新技术特征与应用[2]

　　2.2.2利用线性以及PWM输入信号准确控制亮度

　　该方案是采用高度整合的技术。其特点是效率较高而且功耗较低，所需的外置组件也最少并可准确控制温度/亮度。而新型LM3402/02HV开关稳压器可以能满足这方面技术的需要，图3所示为LM3402/02HV开关稳压器的应用示意图。

　　图3中的LM3402/02HV开关稳压器设有专用的亮度控制（DIM）接脚，可以利用线性以及PWM输入信号准确控制亮度。利用发光二极管发光的照明系统普遍采用PWM的光暗控制方式控制灯光亮度，这个亮度控制方法已成为业界普遍采用的标准。只要调节正向发光二极管的电流，发光二极管的光线输出量便会按照线性方式增减，但大部分光线的波段会出现偏移现象。部分应用对颜色的要求并不十分严格，因此仍会采用线性的亮度控制方式，但汽车灯如煞车灯、液晶显示器背光以及直接显示的RGB发光二极管对亮度及色彩都有极严格的要求，因此这类应用一般都会采用PWM方式控制亮度。

　　LM3402/02HV开关稳压器特征如下：输入电压范围 6V～75V，采用降压稳压器的线路布局；可为发光二极管提供恒定的驱动电流，回授电压为200mV；当RON接脚处于低电位时，停机电流便会进一步降低；准确的PWM亮度控制；开关频率高达1MHz；设有磁滞功能，而且导通时间固定。因此，可以在整个输入电压范围内进行开关频率（FSW）控制。

　　2.2.3一个PWM控制的串联开关的应用

　　当PWM频率高于100Hz时，人眼是无法察觉单个脉冲的，但是，整合这些脉冲把它们理解为亮度，通过线性改变占空比，就可以线性改变亮度，而不会有任何波长变化。如图4所示，调节LED亮度最常用的方法是一个PWM控制的串联开关。因为正向工作电流相对较高，所以选择开关时必须小心，确保开关能够处理传导损耗。

图4：引用ST公司新型技术的PWM调光技术框图

　　为了克服这个问题，这个方案取消了串联开关，而且还提高了能效。图4所示为新的调光技术的框图，引用了ST公司的新型技术。这项新技术存在于两个控制回路内：一个电流回路和—个电压回路（图4所示）。当需要最大的亮度时，电流同路以稳定的正向电流驱动LED；在调光操作期间，电流控制回路将会限制最大输出电流，同时电压回路将维持输出电压低于LED阵列阈值电压之和。当断开LED时，电压回路将控制最大输出电压。该新的调光技术的框图因为不再使用电源开关，就可以得到一个更加低廉的高效解决方案。

　　3、增添智能性亮度控制技术的应用

　　LED照明应用可以得益于MCU的智能性。MCU可以用于多种任务，包括用户接口、通信、电池状态监控和温度测量。在设计中添加MCU并不意味着加大了复杂性、占用空间或更昂贵。如Microchip提供了PIC10F系列MCU，这些器件采用6引脚SOT-23封装形式。器件内部还有振荡器和复位电路。连接电源并接地，得到4个I/0引脚，这些引脚可以编程设定为执行任何所需的任务。FPIC10F引脚可以用作模拟或数字引脚。FPIC10F系列中有两个器件型号含有模拟比较器模块。有两个FPIC10FP器件型号含有8位模数转换器（ADC）。只需要学习33条汇编指令就可以为PICIOF编写代码。

　　MCU在LED照明中的一种应用是进行亮度控制。功率型LED可以通过降低驱动电流进行调光。但是，这不是控制LED亮度的最有效方式。在最高额定驱动电流下，功率型LED达到最佳效率。通过使用低频PWM信号来开关LED可以达到更好的效率。PWM信号连接到SMPS控制IC的使能输入。在打开时，LED始终以最高电流驱动。

　　PICl0F206器件为SMPS IC提供了用户按钮接口，并产生PWM控制信号。PIC10F206具有内部振荡器和复位电路，不需要任何外部电路。在这些应用中，PIC10F206器件还可以用于线性化亮度控制或监控电池状态。

　　3.1.新的解决方案中PWM控制信号如何产生

　　有多种方法可以产生PWM控制信号来控制供电电路。带有捕捉—比较-PWM（*）模块的器件可以利用片上数字时基来产生PWM信号，以控制供电电路，从图5所示的使用PIC12HV615比较器的降压LED驱动器输出到Q1的信号可以看出。

图5：使用PIC12HV615比较器的降压LED驱动器

　　信号脉冲宽度由MCU时钟和占空比寄存器控制；增强型*（E*）模块使一个PWM信号可以控制2或4个输出引脚，分别进行半桥或H桥控制；具有比较器和E*模块的器件可以使用比较器信号来控制PWM信号的关闭时间；具有比较器和PWM SR锁存器的器件可以使用比较器信号和/或时钟脉冲来开关锁存器输出；可以使用外部PWM外设IC。在需要多个高速PWM通道时，这一方法很有用，PWM信号可以使用软件和I/0引脚产生。PWM频率和占空比分辨率要求不是太高的话，这一方法的成本较低；带有片上比较器的PIC单片机（如PICl2F609）可以用于实现简单的LED驱动器。PICl2HV609添加了一个内部稳压器，可以在高于5V的直流总线下工作。