圖 4 由三個(gè)配置為恒定電流源的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器和一個(gè)使用分立組件構(gòu)建的 3.3V 穩(wěn)定電源組成的電路部分

實(shí)際電路

該電路的核心（請(qǐng)參見(jiàn)圖 3和圖 4）為一個(gè) MSP430F2131 微控制器。對(duì)它進(jìn)行編程，以使其起到一個(gè)三重 PWM 生成器的作用，并 從旋轉(zhuǎn)編碼器 (R1) 讀取數(shù)值。編碼器值用于對(duì)一個(gè)包含所有紅色、綠色和藍(lán)色 LED 脈沖間隔比值的查尋表編索引。然后，相應(yīng)的 PWM 信號(hào)就會(huì)出現(xiàn)在接近 122Hz 頻率時(shí)的輸出引腳 TA0、TA1 和 TA2 上。該信號(hào)的強(qiáng)度足以確保 LED 不會(huì)出現(xiàn)閃爍，因?yàn)檠劬?單個(gè)光脈沖平滑成了一個(gè)平均可感知強(qiáng)度值。

就實(shí)際實(shí)施而言，我們選擇了圖 2 中紅色部分所示的 PWM 控制方法，其在電路復(fù)雜性和性能之間給出了一個(gè)較好的平衡值。 每一個(gè) LED、紅色（D14）、綠色（D24）和藍(lán)色（D34）均由一個(gè)來(lái)自單個(gè) TPS62260 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的恒定電流供電。2Ω 電阻器將流經(jīng) LED 的額定電流設(shè)定在 300mA。使用 TPS62260 的“大哥”級(jí)產(chǎn)品 TPS62290 可以獲得更強(qiáng)的電流（高達(dá) 1A），其采用相同的方式進(jìn)行 封裝。

使用小信號(hào)二極管（D13、D23 和 D33）耦合 PWM 信號(hào)。當(dāng) PWM 信號(hào)較高時(shí)，其會(huì)超過(guò)相應(yīng)開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的正常誤差信號(hào)輸入，其 具有一個(gè) 600 mV 的極限電壓電平。這就是說(shuō)，PWM 信號(hào)的高電平會(huì)迫使 LED 熄滅。當(dāng) PWM 信號(hào)最終降低時(shí)，該調(diào)節(jié)器再次啟動(dòng) ，同時(shí) LED 亮起。整個(gè)電路均由一個(gè)經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的 5V 1 A DC 電源適配器供電。使用一個(gè)電阻和一個(gè)齊納二極管構(gòu)建的簡(jiǎn)單穩(wěn)壓器將 5V 電平降低至 3.3V，以用于 MSP430 微控制器。

該電路可以構(gòu)建在如圖 5 所示的印刷電路板上。有三種版本的電路板，它們之間的區(qū)別僅在于占地面積和 LED 連接排列的不同 。這就允許使用不同類型的 LED，在部件列表中列舉出了一些可供選擇的 LED。

散熱圖

在高功耗 LED 的性能中，工作溫度是一個(gè)重要的參數(shù)，其會(huì)給工作壽命、正向電壓、輸出波長(zhǎng)甚至是設(shè)備的亮度帶來(lái)很大影 響。LED 的工作溫度越高，其預(yù)期壽命就越短?？紤]到這一因素，我們選擇的實(shí)驗(yàn)印刷電路板尺寸，要能夠允許將 SK477100 型散熱 片（由 Fischer Elektronik 制造）安裝到使用雙面粘合熱傳輸材料的電路板背面。在滿功率下運(yùn)行時(shí)，這可以將 LED 的溫度從 61 °C（無(wú) 散熱片）降低至 54 °C（有散熱片）。該散熱片還有助于加速印刷電路板區(qū)域上的熱量耗散。

為了制作一幅示例散熱圖，我們將電路板和 Cree 公司的 LED 組裝在一起。圖 6 生動(dòng)地顯示了結(jié)果，從而描述出了無(wú)散熱片（圖 左側(cè)）和有散熱片（圖右側(cè)）時(shí) LED 的溫度情況。

軟件

本應(yīng)用中 MSP430 軟件的源代碼可以從 Elektor 網(wǎng)站上下載。該代碼以包括“MSP430F21x2.h”報(bào)頭文件作為開(kāi)始，該文件包含了所 有控制寄存器名稱以及 MSP430 中可用控制比特的定義。接下來(lái)，顏色表的長(zhǎng)度就被定義了出來(lái)。這里需要注意的是， “LED_TabLength”的值實(shí)際上被設(shè)定為四倍表長(zhǎng)度。然后，按照顏色表本身，為每一個(gè)單獨(dú)的 LED 使用一個(gè)單獨(dú)的陣列。指示器 “LEDptr”被用于從單個(gè)顏色表陣列中讀取所有三個(gè)輸出的相應(yīng) PWM 脈沖間隔比設(shè)置：也可以參見(jiàn)文本框“顏色表”。

微控制器在函數(shù)“main()”的開(kāi)始便被初始化?？撮T狗定時(shí)器被關(guān)閉，可調(diào)系統(tǒng)時(shí)鐘的校準(zhǔn)值被加載，定時(shí)器 A 模塊得到配置，同 時(shí)多元輸入和輸出均被適當(dāng)?shù)爻跏蓟?。主環(huán)路由兩個(gè)“while”塊組成。在第一個(gè)“while”塊中，顏色表指示器 LEDptr 增加，其將導(dǎo)致 PWM 脈沖間隔不斷變化，并由此生成不同的顏色。使用兩個(gè)嵌套的“for”環(huán)路來(lái)對(duì)這些顏色變化的總時(shí)間進(jìn)行控制。第一個(gè)“while”環(huán) 路運(yùn)行到旋轉(zhuǎn)編碼報(bào)告其輸出中出現(xiàn)變化為止。然后，第二個(gè)被寫成一個(gè)無(wú)限環(huán)路的“while”塊接過(guò)控制權(quán)：它根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼被轉(zhuǎn)換 的方向來(lái)增強(qiáng)或衰減顏色表指示器。

光明的未來(lái)

印刷電路板允許實(shí)施更多的功能，例如：專門針對(duì) TI eZ430-RF2500 射頻模塊的芯片 (socket)。eZ430-RF2500 套件由兩個(gè)射頻模塊 供電。（通過(guò)在射頻模塊的微控制器上使用測(cè)試引腳），其中的一個(gè)模塊可以適用于旋轉(zhuǎn)編碼器，從而創(chuàng)建一個(gè)到 LED 電路板的無(wú) 線鏈路。

這里所說(shuō)的電路板主要用于實(shí)驗(yàn)和評(píng)估。由于可以獲得 MSP430 源代碼，因此我們可以對(duì)其進(jìn)行修改以用于其他項(xiàng)目。我們還 可以在其他一些應(yīng)用中運(yùn)用開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器：希望您能樂(lè)在其中！