使用數字分壓器實現車燈調光應用設計方案

　　在汽車以及其他照明應用中，通常需要調節內部燈光。使用機械分壓器實現這一功能會浪費電能，效率相對較低，而且還存在耐用問題。而本應用筆記中的設計利用用戶熟悉蜂窩電話中上/下控制鍵的功能，采用低成本數字電位器（數字分壓器）來實現強弱調光控制。使用數字分壓器不但避免了機械分壓器的低效和機械耐用性問題，而且大大節省了功耗，提高了效率。

　　車燈調光方案

　　本設計使用非易失數字分壓器來建立調光閾值，使用單獨的偽鋸齒波振蕩器來實現脈寬調制（PWM）燈光控制。MAX5475（U1）是一個32抽頭非易失數字分壓器，端到端電阻為100kΩ。該設計使用一個雙刀雙擲（DPDT）開關（SW1）來控制數字分壓器。一端控制MAX5475的U/D引腳，另一端控制INC引腳。因此，“向上”方向按下開關會在INC上產生從高到低的轉換，遞增數字分壓器；“向下”方向按下開關會遞減數字分壓器。MAX5475電刷位置的非易失特性支持在不供電狀態下也可以保持調光設置。

　　數字分壓器的電刷（VWIPER）被送入LMX358（U2）雙路運算放大器的反向輸入端。然后和雙路運算放大器另一輸入端產生的偽鋸齒波進行比較。基本上，鋸齒斜坡為FETQ1產生PWM驅動。提高VWIPER會增加占空比、FET接通時間以及燈的亮度。（實際中，由于燈包括由R1和C1構成的RC充電網絡，因而是非線性的。但是，在充電間隔內，波形非常適合進行低成本占空比控制）。邏輯電平n溝道增強型FET對燈進行驅動。應該根據燈的負載需求來選擇Q1。


　　要產生鋸齒波振蕩器，應按圖1來配置LMX358。電阻R2、R3和R4產生振蕩遲滯。利用5V輸入，放大器IN2+輸入在0.41V和4.55V之間觸發。注意，降低R2的數值，將提高上升范圍；增大R2的數值，會降低上升范圍。該設計使用10k的R2，在MAX5475數字分壓器精度之內實現其上升范圍。電容C1通過電阻R1在0.41和4.55V閾值之間沖放電時，產生上升斜坡。

振蕩周期應相對較慢，以降低FET接通和關斷損耗的影響。為了計算振蕩周期（TPERIOD），必須首先計算TDISCHARGE和TCHARGE，其中VIN2+（high）=4.55V，以及VIN2+（low）=0.41V。

TDISCHARGE=-R1*C1*ln（VIN2+（low）/VIN2+（high））=24.1us

TCHARGE=-R1*C1*ln{1-[（VIN2+（high）-VIN2+（low））/（5V-VIN+（low））]}=32.4us

TPERIOD=TDISCHARGE+TCHARGE=83.4us

FOSC=1/TPERIOD=12kHz

在這種情況下，TPERIOD=12kHz。

　　總結

　　本應用筆記介紹了怎樣使用低成本數字分壓器來實現PWM調光控制。設計中使用了和蜂窩電話中類似的上/下控制鍵，利用用戶熟悉的上/下控制功能，不需要微處理器，降低了成本。而使用機械分壓器進行車燈調光不但效率低而且存在耐用性問題，本設計利用數字分壓器提高了效率，節省了功耗。