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

實際電路

該電路的核心（請參見圖 3和圖 4）為一個 MSP430F2131 微控制器。對它進(jìn)行編程，以使其起到一個三重 PWM 生成器的作用，并 從旋轉(zhuǎn)編碼器 (R1) 讀取數(shù)值。編碼器值用于對一個包含所有紅色、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 信號就會出現(xiàn)在接近 122Hz 頻率時的輸出引腳 TA0、TA1 和 TA2 上。該信號的強(qiáng)度足以確保 LED 不會出現(xiàn)閃爍，因為眼睛將 單個光脈沖平滑成了一個平均可感知強(qiáng)度值。

就實際實施而言，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較好的平衡值。 每一個 LED、紅色（D14）、綠色（D24）和藍(lán)色（D34）均由一個來自單個 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。

使用小信號二極管（D13、D23 和 D33）耦合 PWM 信號。當(dāng) PWM 信號較高時，其會超過相應(yīng)開關(guān)調(diào)節(jié)器的正常誤差信號輸入，其 具有一個 600 mV 的極限電壓電平。這就是說，PWM 信號的高電平會迫使 LED 熄滅。當(dāng) PWM 信號最終降低時，該調(diào)節(jié)器再次啟動 ，同時 LED 亮起。整個電路均由一個經(jīng)過調(diào)節(jié)的 5V 1 A DC 電源適配器供電。使用一個電阻和一個齊納二極管構(gòu)建的簡單穩(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，工作溫度是一個重要的參數(shù)，其會給工作壽命、正向電壓、輸出波長甚至是設(shè)備的亮度帶來很大影 響。LED 的工作溫度越高，其預(yù)期壽命就越短?？紤]到這一因素，我們選擇的實驗印刷電路板尺寸，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，這可以將 LED 的溫度從 61 °C（無 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 生動地顯示了結(jié)果，從而描述出了無散熱片（圖 左側(cè)）和有散熱片（圖右側(cè)）時 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”報頭文件作為開始，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，顏色表的長度就被定義了出來。這里需要注意的是， “LED_TabLength”的值實際上被設(shè)定為四倍表長度。然后，按照顏色表本身，為每一個單獨(dú)的 LED 使用一個單獨(dú)的陣列。指示器 “LEDptr”被用于從單個顏色表陣列中讀取所有三個輸出的相應(yīng) PWM 脈沖間隔比設(shè)置：也可以參見文本框“顏色表”。

微控制器在函數(shù)“main()”的開始便被初始化?？撮T狗定時器被關(guān)閉，可調(diào)系統(tǒng)時鐘的校準(zhǔn)值被加載，定時器 A 模塊得到配置，同 時多元輸入和輸出均被適當(dāng)?shù)爻跏蓟?。主環(huán)路由兩個“while”塊組成。在第一個“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。使用兩個嵌套的“for”環(huán)路來對這些顏色變化的總時間進(jìn)行控制。第一個“while”環(huán) 路運(yùn)行到旋轉(zhuǎn)編碼報告其輸出中出現(xiàn)變化為止。然后，第二個被寫成一個無限環(huán)路的“while”塊接過控制權(quán)：它根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼被轉(zhuǎn)換 的方向來增強(qiáng)或衰減顏色表指示器。

光明的未來

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

這里所說的電路板主要用于實驗和評估。由于可以獲得 MSP430 源代碼，因此我們可以對其進(jìn)行修改以用于其他項目。我們還 可以在其他一些應(yīng)用中運(yùn)用開關(guān)調(diào)節(jié)器：希望您能樂在其中！