如何設計三通道LED驅動器
如圖7所示,當柵極Q1的邏輯電平為高時,柵極Q3通過分壓器打開;柵極Q4短接至VIN將關閉柵極Q3。當柵極Q1的邏輯電平為低時,分壓器中無電流通過,將柵極Q2連接至VIN,此時柵極Q4短接至地面,并打開PFET。這樣,輸入為高時,開關關閉,輸入為低時,開關打開,這就說明了EZ-Color器件內置比較器的輸出為什么會出現(xiàn)反相區(qū)。只要輸入電壓不超過晶體管Q2與Q4的VGS(MAX)值,如圖7所示的電平轉換電路就能正常工作。如果我們從VIN到源極Q2之間增加齊納二極管與電容器,再在齊納二極管的陽極至接地之間采用偏置電路,那么該電路就可適用于較大的輸入范圍。
圖7:電平轉換器詳圖。
利用軟件工具實現(xiàn)更簡化的解決方案
圖8:單通道的模擬模塊布局。
磁滯降壓轉換器要采用EZ-Color,需要將用戶模塊嵌入到PSoCDesigner中,以便在芯片的模擬段與數字段之間進行切換。如圖8所示,比較器用戶模塊放在連續(xù)時間模塊中,9位DAC放在兩個開關電容模擬塊間,提供其負輸入。比較器的正輸入通過4:1的多路復用器路由,輸出路由至比較器數字總線,再經過反相,抵消電平轉換器電路的反相區(qū)(如圖8所示)。比較器數字總線發(fā)送數字信號至芯片的數字段,也是數字信號走線的地方(如圖9所示)。
圖9:單通道的數字模塊布局。
以上各圖顯示了如何配置EZ-Color模擬與數字模塊,以實施降壓轉換器。COMP_BUF模塊路由比較器總線到數字段,隨后它可路由到電源電路系統(tǒng),不過不是直接路由到控制電路,而是與16位PWM數字模塊的輸出做AND操作,從而實現(xiàn)調光功能。圖8和圖9中的3個位置樣本可放置在CY8CLED16部件上,從而實現(xiàn)3通道可調光輸出的復合系統(tǒng)。
利用3個降壓轉換器,每個通道都能通過高精度照明信號調制(PrISM)調光,或利用PWM,我們就能控制3通道LED系統(tǒng)的色彩。用8位微控制器完成色彩混合相當復雜,不過有些集成電路公司嘗試了這種做法并取得了成功。PSoCExpress等軟件工具具備預編寫、預驗證的色彩混合代碼,使開發(fā)照明設計變得極其簡單。PSoCExpress是一款支持用戶界面功能的設計創(chuàng)建工具,也支持系統(tǒng)外設編碼,可以通過拖放實現(xiàn)工作,并在GUI環(huán)境中連接至驅動程序。所生成的項目文件兼容于所有賽普拉斯的EZ-Color器件。
應該采用哪種調光分辨率?
您可能已經注意到了,本項目中采用了16位分辨率調光,之所以這樣做,是因為在光照強度較低的情況下,我們需要16位來維持高精度的色彩控制。如果強度為100%,那么精確匹配就僅需要8位的分辨率,如強度為1%,則分辨率應為14.6位。EZ-Color中,16位分辨率的PWM調光頻率為732Hz,遠遠高于肉眼所能看到的頻率。PWM模塊時鐘頻率設定為48MHz,就能獲得這種調光頻率。
本文小結
我們采用賽普拉斯的EZ-Color等混合信號微控制器控制LED照明系統(tǒng),因為這種微控制器集成了ASIC實施所需的大部分功能。通過采用磁滯降壓轉換器,EZ-Color能提供低成本的SMPS拓撲,可用恒定電流驅動LED。集成式混合信號解決方案非常適合照明設計,不僅能降低元件成本,而且還能縮短設計周期。賽普拉斯的EZ-Color集成了SMPS控制、智能化色彩混合功能與DMX512接口,使其成為多種LED照明應用設計的便捷選擇。
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