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LED调光引擎:开关式LED调光驱动器的8位MCU解决方案

开关式可调光LED驱动器具有显著的性能并可以精准控制LED电流,也具有调光功能,这使终端用户在降低功耗的同时制作很好的灯光效果。8位微控制器可以提供

开关式可调光LED驱动器具有明显的功用并能够精准操控LED电流,也具有调光功用,这使终端用户在下降功耗的一起制造很好的灯光作用。

8位微操控器能够供应必要的构件用来通讯、定制和智能操控,中心独立外设集成比单纯的模仿或ASIC集成电路能供应更大的灵活性,并能改善扩展发光产品的产能并防止同质化。具有猜测毛病修理、能量监测、色彩和温度修理、长途通讯操控的高档特性,这使得智能照明处理计划更具吸引力。

虽然LED驱动器比之前的照明计划供应许多优势,在实践运用中还存在一些小问题,经过本系列的文章咱们将了解8位MCU怎么消除这些小问题,然后制造出比之前的传统计划产能更大的高功用开关式LED驱动计划。

8位微操控器能够独自用来操控最多4个LED通道,这是现成的大多数LED驱动操控器所不具备的,在图1,LED调光引擎能够经过微操控器外设中制造出来,这些引擎有独立的闭流路来操控开关式功率变换器,带有最小化的CPU介入,这使得CPU能够专门运转其他重要任务比方监督功用、通讯或其他的体系智能。


图1:8位Microchip微操控器P%&&&&&%16F1779操控的4个LED发光二极管串电路图

在图2,LED驱动器根据电流形式的升压转化器,由LED调光引擎操控,该引擎首要包含中心独立外设(CIP)比方互补输出发生器(COG)、数位信号调变器(DSM)、比较器、可编程斜坡发生器(PRG)、运算放大器(OPA)、脉冲宽度调制器3(PWM3)。片上外设比方固定电压稳压器(FVR)、数字模仿转化器(DAC)、捕捉/比较/PMW(CCP), 这些中心独立外设(CIP)与片上外设结合起来构成整个引擎。COG供应高频转化脉冲给MOSFET Q1用来对LED发光二极管串进行转能和供电,CCP设定COG输出的切换时刻,占空比用来坚持LED恒定电流并取决于比较器输出,当电压经过Rsense1超出PRG模块的输出时比较器发生输出脉冲,PRG的输入来自OPA在反应电路的输出,当占空比大于50%时PRG作为斜坡补偿器而抵消固有的次谐波振动。


图2:LED调光引擎

带有Type II补偿器的运算放大器(OPA)模块作为带有差错信号放大器(EA),固定电压稳压器(FVR)作为数字模仿转化器(DAC)的输入供应参阅电压给根据LED恒定电流参数的运算放大器(OPA)的同相输入。

为完成调光,脉冲宽度调制器3(PWM3)作为捕捉/比较/PMW(CCP)输出的调理器驱动MOSFET Q2快速开关LED ,调理能够经过数位信号调变器(DSM)模块完成,调理的输出信号供应互补输出发生器(COG)。脉冲宽度调制器3(PWM3)供应带有可变占空比的脉冲操控驱动器的均匀电流然后操控LED的亮度。

LED调光引擎除了完成传统的LED驱动操控器的功用,还能够处理LED驱动器发生的传统问题,现在咱们来看怎么运用LED调光引擎处理这些传统的问题。

闪耀改变可能是传统的开关式调光LED驱动器会发生的问题,闪耀改变要按照人们的需求进行,为防止闪耀改变而完成平稳的调光作用,驱动器有必要将调光过程伴随着接连活动的作用从100%的高光水平一向降到低光水平,因为LED会瞬间呼应电流的改变而没有阻尼效应,因而LED驱动器有必要具有满足的调光过程然后在视觉上发觉不到改变,为到达这种需求,LED调光引擎选用脉冲宽度调制器3(PWM3)操控LED的调光,脉冲宽度调制器3(PWM3)有16位的分辨率,占空比从100%到0有65536个过程,这确保了光水平的平稳过渡。

LED色温改变

LED驱动器也能够调理LED的色温,这种色彩改变能够被人们发觉并衰减LED的高光补偿。图3是传统的脉冲宽度调制器(PWM)LED的调光波形,LED封闭时,LED的电流因为输出电容的缓慢放电而逐步减小,这能够引起LED色温的改变和更高的功耗。


图3:LED调光波形

输出%&&&&&%的缓慢放电能够运用负荷开关消除,比方在图2,电路运用Q2作为契合开关,LED调光引擎一起封闭互补输出发生器(COG)脉冲宽度调制器(PWM)的输出和Q2然后堵截减幅电流使LED快速封闭。

电流调峰

当运用开关式整流器驱动LED时,反应电路是用来装备LED电流,然而在调光时假如操作不妥则反应电路能发生电流调峰(见图3),再看图2,当LED敞开时,电流被传输给LED,经过Rsense2的电压供应了差错信号放大器(EA)。当LED封闭时,没有电流传输给LED,Rsense2的电压变为0。在这个调光时的断电时刻,差错信号放大器(EA)的输出增加到最大值并使差错信号放大器(EA)的补偿网络过度充电。当调理的PWM再次敞开,在高峰值电流传输给LED使其康复之前还需要几个周期,此电流调峰会缩短LED的运用寿命。

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