LED布景常识
近年来,LED逐步成为一种可行的新式光源,它们现已不再只是用作电子设备的“状况指示灯”。技能进步使得LED的发光功率一般可达白炽灯的三倍多,此外,LED还十分经用,寿数超越上万小时。
针对照明运用的大功率LED要选用恒流源驱动,一些规范驱动电流常常用在不同LED出产商的产品中,其间,350mA和700 mA最为常见。依据串联合的类型和数量,LED两头的正向压降或许不同。许多出产厂商的大功率LED产品都在单个模块中集成了多个结。
驱动LED的一种简略办法是选用串联电阻来约束电流。线性稳压器或运算扩大器也可连接成恒流装备。但是,此类线性办法无法在所需求的功率水平下供给满意的功率。
开关电源(SMPS)为LED驱动供给了功率更高的解决计划,它能够将输入电压升/降至恰当的电平,然后供给所需求的LED电流。体系输入电压规模以及所需求的LED正向压降决议了对SMPS拓扑结构的挑选。
降压-升压转换器
当供电电压高于或低于需求的输出电压时,运用降压-升压转换器结构。关于电池运用来说,降压-升压转换器十分有用。降压-升压结构还称为反激式(fly-back)变压器或逆变稳压器。
降压-升压转换器可按图1的办法完结。这种完结计划的长处是可运用简略的低端MOSFET驱动器电路,它的拓扑结构将发生相关于输入电压轨的正电压,这一降压-升压完结计划的缺陷是负载并未以电路地为基准。
选用PIC16HV785的电路完结计划
图2显现了LED驱动电路的简略设计计划,其间选用了一片混合信号高电压8位单片机,如PIC16HV785。 该电路的输出相关于电池电压,而非地电位。逆变器的输出连接到LED的阳极,发生的电压值高于输入电压。
PIC16HV785混合信号单片机集成了一个8位单片机内核和多个片上模仿外设,包含:
- 两个片上运放,可用于扩大电流检测电阻两头的电压。这样能够选用极小阻值的检测电阻,然后能够下降电路损耗并进步电路的总功率。
- 一个高速双相位PWM电路,关于开关电源的电流形式操控十分合适。
- 一个高电压分流稳压器,在输入电压更高时也不需求外部5V稳压器。
- 一个数字捕捉、比较和PWM(CCP)模块。
- 两个模仿比较器。
- 一个10位A/D转换器。
- 内部时钟电路,作业频率8MHz。
- 一个内部准确电压参阅源,不需求贵重的外部器材。
- 一个可编程欠压复位(BOR)电路。
- 运放和比较器的一切引脚都能够经过外部拜访,因而能够完结恣意电路装备。
电流检测电路
电流检测运放连接成差分扩大器,以准确丈量电流、检测电阻两头的电压。为简化电路要求,在电源回来途径上进行电流丈量。R1、R2和C1构成一个低通滤波器,用来下降或许存在的开关噪声。为防止影响操控环的呼应,该滤波器的截止频率有必要大于电压转换器的开关频率。
稳流电路
安稳LED电流流量的电路由双相位PWM模块、内部比较器和一个参阅电压源构成。双相位PWM模块是按置位/复位原理作业的“模仿”式PWM模块。首要,从体系时钟发生的一个时钟信号用来周期性地敞开PWM输出。PWM时钟信号确认根本的PWM频率。然后,当到达指定的参阅电平常,来自一个片上比较器的复位信号会关断PWM输出。
扩大后的电流信号内部连接到PIC16HV785中比较器1的正输入端。PWM模块运用PIC16HV785 器材中的捕捉比较外设(CCP1)来发生比较器所需求的参阅电压。选用PWM能够更精细地操控比较器参阅电压。使用RC滤波器对PWM信号进行滤波,然后取得一个模仿电压并将它输送给比较器的负输入端。 软件完结计划
这一运用的软件部分十分简略,因为LED电流操控功用是选用模仿办法完结的。一旦一切外设被设为使能,而且正确设置了电流参阅值,那么不需求软件干涉,LED就会继续发光。
然后,运用程序代码能够丈量供电电压(使用片上集成的10位A/D转换器)和供电电流,然后确保驱动LED作业在安稳功率形式。跟着电池输入电压的改动,D/A电路(选用CCP外设完结)将发生新的参阅电压值进行补偿。
设置LED亮度
因为单片机内核在安稳功率方面仅需求花费很小一部分时刻,因而更多的时刻可用于用户界面以及供给更多功用,如电池状况监控和亮度操控。使用这一电路及软件调整LED亮度有两种办法。其间一种技能依据LED亮度随驱动电流而改动的原理,事实上,使用这种办法能够完结近似线性的LED亮度操控。但是改动电流完结调光并非操控LED亮度的最高效办法,只要在出产商指定的最大驱动电流水平下,LED才能够到达最高的发光功率。
可使用一个低频PWM信号来调制LED驱动电流。选用这种办法,电流并未减小,即在点亮时,LED一直经过最大电流。但PWM信号的占空比设定了LED点亮的均匀时刻。PWM频率要挑选得满意高,以使LED电流的开关速率满意快,然后使人眼感触不到光在闪耀;一起,PWM频率也要满意低,这样稳流电路在PWM导通时刻内就有满意的时刻安稳。假如这些条件都能够满意,那么人眼会对一段时刻内的LED的光输出进行均匀。PWM调光信号的频率一般在60Hz 到 1000Hz之间。
总结
PIC16HV785简直包含了完结大功率LED驱动电路所需求的元器材。依据输入电压规模,能够方便地装备成升压或降压-升压作业形式。这一运用仅运用了单片机RAM和闪存的一小部分,为其他用户运用程序代码留下了满意的空间。实际上,P%&&&&&%16HV785单片机中还有满意的未用外设,可用来完结其它LED驱动器、电池充电器或开关电路。