LED照明亮度控制新技術特征與應用

　　2.2.3一個PWM控制的串聯開關的應用

　　當PWM頻率高于100Hz時，人眼是無法察覺單個脈沖的，但是，整合這些脈沖把它們理解為亮度，通過線性改變占空比，就可以線性改變亮度，而不會有任何波長變化。如圖4所示，調節LED亮度最常用的方法是一個PWM控制的串聯開關。因為正向工作電流相對較高，所以選擇開關時必須小心，確保開關能夠處理傳導損耗。

　　圖4 引用ST公司新型技術的PWM調光技術框圖

　　為了克服這個問題，這個方案取消了串聯開關，而且還提高了能效。圖4所示為新的調光技術的框圖，引用了ST公司的新型技術。這項新技術存在于兩個控制回路內：一個電流回路和―個電壓回路(圖4所示)。當需要最大的亮度時，電流同路以穩定的正向電流驅動LED；在調光操作期間，電流控制回路將會限制最大輸出電流，同時電壓回路將維持輸出電壓低于LED陣列閾值電壓之和。當斷開LED時，電壓回路將控制最大輸出電壓。該新的調光技術的框圖因為不再使用電源開關，就可以得到一個更加低廉的高效解決方案。

　　3、增添智能性亮度控制技術的應用

　　LED照明應用可以得益于MCU的智能性。MCU可以用于多種任務，包括用戶接口、通信、電池狀態監控和溫度測量。在設計中添加MCU并不意味著加大了復雜性、占用空間或更昂貴。如Microchip提供了PIC10F系列MCU，這些器件采用6引腳SOT-23封裝形式。器件內部還有振蕩器和復位電路。連接電源并接地，得到4個I/0引腳，這些引腳可以編程設定為執行任何所需的任務。FPIC10F引腳可以用作模擬或數字引腳。FPIC10F系列中有兩個器件型號含有模擬比較器模塊。有兩個FPIC10FP器件型號含有8位模數轉換器(ADC)。只需要學習33條匯編指令就可以為PICIOF編寫代碼。

　　MCU在LED照明中的一種應用是進行亮度控制。功率型LED可以通過降低驅動電流進行調光。但是，這不是控制LED亮度的最有效方式。在最高額定驅動電流下，功率型LED達到最佳效率。通過使用低頻PWM信號來開關LED可以達到更好的效率。PWM信號連接到SMPS控制IC的使能輸入。在打開時，LED始終以最高電流驅動。

　　PICl0F206器件為SMPS IC提供了用戶按鈕接口，并產生PWM控制信號。PIC10F206具有內部振蕩器和復位電路，不需要任何外部電路。在這些應用中，PIC10F206器件還可以用于線性化亮度控制或監控電池狀態。

　　3.1新的解決方案中PWM控制信號如何產生

　　有多種方法可以產生PWM控制信號來控制供電電路。帶有捕捉―比較-PWM(*)模塊的器件可以利用片上數字時基來產生PWM信號，以控制供電電路，從圖5所示的使用PIC12HV615比較器的降壓LED驅動器輸出到Q1的信號可以看出。

　　圖5 使用PIC12HV615比較器的降壓LED驅動器

　　信號脈沖寬度由MCU時鐘和占空比寄存器控制；增強型*(E*)模塊使一個PWM信號可以控制2或4個輸出引腳，分別進行半橋或H橋控制；具有比較器和E*模塊的器件可以使用比較器信號來控制PWM信號的關閉時間；具有比較器和PWM SR鎖存器的器件可以使用比較器信號和/或時鐘脈沖來開關鎖存器輸出；可以使用外部PWM外設IC。在需要多個高速PWM通道時，這一方法很有用，PWM信號可以使用軟件和I/0引腳產生。PWM頻率和占空比分辨率要求不是太高的話，這一方法的成本較低；帶有片上比較器的PIC單片機(如PICl2F609)可以用于實現簡單的LED驅動器。PICl2HV609添加了一個內部穩壓器，可以在高于5V的直流總線下工作。