在LED恒流驅動器上加入PWM亮度調節的方法

圖2所示電路采用MOSFET晶體管作為開關器件，有助于提高效率。

圖2. 功率MOSFET作為開關器件

利用下式計算外部晶體管的功耗：

其中，tRISE為晶體管的上升時間，tFALL為晶體管的下降時間，T為PWM周期，tON/T為PWM亮度等級，I為LED總電流，RON為晶體管的導通電阻。歡迎轉載，本文來自電子發燒友網(www.elecfans.com)

式2給出了晶體管開關損耗與導通損耗之和，開關損耗由開/關時間決定。當晶體管閉合或斷開時，在晶體管兩端電壓從零上升到VLED的過程中，或者是在反方向變化時，幾乎所有電流流過晶體管。

使用高速開關晶體管時，上升時間和下降時間通常為50ns。對于周期(T)為1/1000秒的PWM、LED電壓(VLED)為5.5V、LED總驅動電流為200mA時，晶體管總功耗為：

若晶體管導通電阻為0.1Ω，則晶體管在最高亮度時的導通功耗為：

從式4可以看到，合理選擇高速開關晶體管，能夠將損耗降至最小。

主控與各端口的分層控制

有些LED驅動器的PWM亮度控制可以通過主控與各端口之間的分層控制實現。例如，MAX6964、MAX7313、MAX7314、MAX6965、MAX7315和MAX7316。如圖3所示，各端口的PWM亮度控制波形重復多次。每重復一次相當于一次主機控制。由此，如果主機控制15級亮度調節，則控制波形重復15次。LED驅動器各端口的控制信號決定了波形的占空比。主控信號決定控制波形的重復次數。比如：某個端口的占空比為3/16，主控設置為4/15。波形的導通時間占整個周期的3/16，波形在全部15個時隙的前4個時隙重復。

圖3. 主控和各端口的PWM亮度分層控制

遺憾的是，一個MAX6964的主控信號不能與另一MAX6964的端口信號相組合，以構成多芯片鏈路機制。因為，多個MAX6964之間無法實現時鐘同步;每個端口的PWM控制導通時間不能與主控制器亮度調節信號的通/斷時間窗口保持一致。如果時鐘信號的邊沿無法對齊則無法同步控制亮度，LED會變暗。由于時鐘之間的相位偏差，也會導致LED周期性地閃爍(通、斷)。

分層PWM亮度調節方案可以通過LED驅動器避免閃爍問題，適用于MAX7302等具有時鐘同步機制和較寬的時鐘頻率范圍的器件。圖4給出了利用兩片MAX7302和開關晶體管實現PWM亮度分層控制的典型電路。

圖4. 利用兩片MAX7302實現PWM亮度分層控制

其中一片MAX7302的輸出端口連接在LED的陰極，每路輸出端口作為一個獨立的亮度控制端口。另一片MAX7302的輸出通過外部晶體管連接在LED的陽極，這一MAX7302作為亮度主控制器。每個端口的亮度控制由外部1MHz高頻時鐘驅動，這是MAX7302工作時鐘的上限。例如，將一個端口的亮度等級設置為15/33時，P2亮度控制端口輸出作為主控制器的時鐘輸入。得到的主控制器等效時鐘頻率約為1000000/33 = 30kHz。該應用實例中，每個亮度控制端口可以用于調節RGB LED的顏色，而主控制器用來調節亮度。