數(shù)字控制LED 點(diǎn)亮生活新色彩

　　圖3：脈沖式正向電流會(huì)產(chǎn)生可覺察的亮度變化

　　使用數(shù)字控制可大大簡化脈沖電流調(diào)光。許多DSC具有高級(jí)PWM模塊，可生成PWM信號(hào)來控制LED的功率級(jí)。這些PWM模塊的改寫輸入可快速準(zhǔn)確地關(guān)斷PWM輸出，從而控制LED的電流并實(shí)現(xiàn)調(diào)光。使用介于零與某個(gè)值（表示最大亮度）之間的數(shù)字對(duì)調(diào)光量進(jìn)行量化。要將LED設(shè)置為50%亮度，計(jì)數(shù)器將從零開始向255計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到128時(shí)，將有一個(gè)信號(hào)觸發(fā)PWM改寫。PWM輸出隨后將關(guān)斷，從而有效截?cái)郘ED中的電流。當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到最大值255時(shí)，會(huì)復(fù)位為0，同時(shí)PWM再次使能。該過程會(huì)再次啟動(dòng)，產(chǎn)生對(duì)LED調(diào)光所需的脈沖電流，如圖4所示。調(diào)光頻率必須足夠快，才能使人眼無法察覺到LED的閃爍。通常，高于400 Hz的頻率可實(shí)現(xiàn)這一效果。

　　圖4：使用計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)控調(diào)光

　　如前文所述，必須有效控制高亮度LED的正向電流，因此需要使用有效的電源來為LED供電。降壓和升壓開關(guān)電源（SMPS）拓?fù)涫莾煞N常用于LED供電的電源拓?fù)?。這兩種拓?fù)渚梢杂行Э刂芁ED的電流，而且均能受益于DSC的智能。

圖5：配置為驅(qū)動(dòng)LED或LED串的降壓拓?fù)?/P>

　　降壓拓?fù)浞浅＿m合LED或LED串的正向電壓小于電源電壓的情況。圖5給出了用于控制LED的典型降壓拓?fù)洹Ｈ鐖D所示，PWM控制開關(guān)（Q），當(dāng)開關(guān)（Q）導(dǎo)通時(shí)，檢測(cè)電阻（Rsns）兩端的電壓對(duì)應(yīng)于LED的正向電流。該電阻（Rsns）兩端的電壓將饋入DSC的比較器，該比較器隨后將此電壓與可配置的內(nèi)部參考電壓進(jìn)行比較，此內(nèi)部參考電壓與所需的LED正向電流成比例關(guān)系。如果檢測(cè)到的電壓大于內(nèi)部參考電壓，模擬比較器將關(guān)斷PWM的開關(guān)（Q），這會(huì)使電感（L）通過流經(jīng)二極管（D）和LED的電流來釋放其存儲(chǔ)的電能。當(dāng)下一個(gè)PWM周期開始時(shí)，開關(guān)（Q）導(dǎo)通，然后再次開始此過程。借助DSC的高級(jí)功能，此方法能有效調(diào)節(jié)通過LED的正向電流，同時(shí)不產(chǎn)生任何CPU開銷。

　　圖6：配置為驅(qū)動(dòng)LED或LED串的升壓拓?fù)?/P>

　　顧名思義，升壓拓?fù)浞浅＿m合LED或LED串的正向電壓大于電源電壓的情況。圖6給出了用于控制LED的典型升壓拓?fù)?。與降壓拓?fù)湟粯樱琍WM控制開關(guān)（Q），并且通過檢測(cè)電阻（Rsns）監(jiān)視流經(jīng)的正向電流。DSC上的ADC模塊對(duì)檢測(cè)電阻兩端的電壓進(jìn)行采樣，該電壓對(duì)應(yīng)于LED的正向電流。該值隨后饋入在DSC的軟件中執(zhí)行的比例積分（PI）控制環(huán)。根據(jù)ADC讀數(shù)以及與所需電流對(duì)應(yīng)的軟件參考值，PI環(huán)相應(yīng)調(diào)整開關(guān)（Q）的工作周期。此處使用DSC的優(yōu)勢(shì)是PI控制環(huán)在軟件中實(shí)現(xiàn)，因此可以使用各種其他控制環(huán)方法。此外，PI控制環(huán)使用的CPU開銷極少，這樣DSC可控制多個(gè)LED串，并仍有余量來實(shí)現(xiàn)其他功能。

　　說到其他功能，使用DSC來控制燈飾的最令人興奮的原因之一是能夠?yàn)橄到y(tǒng)增加通信功能。DSC具有足夠的處理能力來智能地控制LED燈飾，同時(shí)實(shí)現(xiàn)用于與外界通信的通信協(xié)議。這樣便不需要單獨(dú)的通信和控制設(shè)備。DMX512是一種常見的照明控制協(xié)議。該標(biāo)準(zhǔn)使用單向通信，支持一個(gè)主設(shè)備和多個(gè)從設(shè)備，用于向各個(gè)燈飾發(fā)送命令。DMX512每個(gè)數(shù)據(jù)包發(fā)送512字節(jié)的數(shù)據(jù)，并且允許單獨(dú)尋址各個(gè)設(shè)備或節(jié)點(diǎn)。DSC的高速處理能力使其能以最高優(yōu)先級(jí)執(zhí)行快速控制環(huán)（如用于升壓轉(zhuǎn)換器的PI控制器），同時(shí)在后臺(tái)運(yùn)行通信協(xié)議（如DMX512）。由于通信在軟件中實(shí)現(xiàn)，因此燈飾不限于僅一種協(xié)議——相反，它可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)人員所需的任何通信方案。

　　與任何新技術(shù)一樣，數(shù)字LED控制也需要一個(gè)學(xué)習(xí)過程。為了簡化數(shù)字控制的學(xué)習(xí)，許多芯片供應(yīng)商現(xiàn)已提供數(shù)控LED照明工具包和參考設(shè)計(jì)。其中有許多設(shè)計(jì)提供免費(fèi)的源代碼和硬件文檔。由于LED拓?fù)浞N類繁多，其中一些甚