在LED恒流驅(qū)動(dòng)器上加入PWM亮度調(diào)節(jié)的方法

圖2所示電路采用MOSFET晶體管作為開關(guān)器件，有助于提高效率。

圖2. 功率MOSFET作為開關(guān)器件

利用下式計(jì)算外部晶體管的功耗：

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

式2給出了晶體管開關(guān)損耗與導(dǎo)通損耗之和，開關(guān)損耗由開/關(guān)時(shí)間決定。當(dāng)晶體管閉合或斷開時(shí)，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(shí)，幾乎所有電流流過晶體管。

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

若晶體管導(dǎo)通電阻為0.1Ω，則晶體管在最高亮度時(shí)的導(dǎo)通功耗為：

從式4可以看到，合理選擇高速開關(guān)晶體管，能夠?qū)p耗降至最小。

主控與各端口的分層控制

有些LED驅(qū)動(dòng)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(shí)現(xiàn)。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(fù)多次。每重復(fù)一次相當(dāng)于一次主機(jī)控制。由此，如果主機(jī)控制15級(jí)亮度調(diào)節(jié)，則控制波形重復(fù)15次。LED驅(qū)動(dòng)器各端口的控制信號(hào)決定了波形的占空比。主控信號(hào)決定控制波形的重復(fù)次數(shù)。比如：某個(gè)端口的占空比為3/16，主控設(shè)置為4/15。波形的導(dǎo)通時(shí)間占整個(gè)周期的3/16，波形在全部15個(gè)時(shí)隙的前4個(gè)時(shí)隙重復(fù)。

圖3. 主控和各端口的PWM亮度分層控制

遺憾的是，一個(gè)MAX6964的主控信號(hào)不能與另一MAX6964的端口信號(hào)相組合，以構(gòu)成多芯片鏈路機(jī)制。因?yàn)?，多個(gè)MAX6964之間無法實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步;每個(gè)端口的PWM控制導(dǎo)通時(shí)間不能與主控制器亮度調(diào)節(jié)信號(hào)的通/斷時(shí)間窗口保持一致。如果時(shí)鐘信號(hào)的邊沿?zé)o法對(duì)齊則無法同步控制亮度，LED會(huì)變暗。由于時(shí)鐘之間的相位偏差，也會(huì)導(dǎo)致LED周期性地閃爍(通、斷)。

分層PWM亮度調(diào)節(jié)方案可以通過LED驅(qū)動(dòng)器避免閃爍問題，適用于MAX7302等具有時(shí)鐘同步機(jī)制和較寬的時(shí)鐘頻率范圍的器件。圖4給出了利用兩片MAX7302和開關(guān)晶體管實(shí)現(xiàn)PWM亮度分層控制的典型電路。

圖4. 利用兩片MAX7302實(shí)現(xiàn)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(gè)獨(dú)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(gè)端口的亮度控制由外部1MHz高頻時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)，這是MAX7302工作時(shí)鐘的上限。例如，將一個(gè)端口的亮度等級(jí)設(shè)置為15/33時(shí)，P2亮度控制端口輸出作為主控制器的時(shí)鐘輸入。得到的主控制器等效時(shí)鐘頻率約為1000000/33 = 30kHz。該應(yīng)用實(shí)例中，每個(gè)亮度控制端口可以用于調(diào)節(jié)RGB LED的顏色，而主控制器用來調(diào)節(jié)亮度。