最小化輸入紋波電流的LED調(diào)光電路

　　消費類的LED應用非常受歡迎，如今在家庭照明、飛機機艙燈、汽車燈、MP3播放器以及其它應用場合都能看到LED的身影。過去，大多數(shù)LED驅(qū)動器都是基于某種充電泵，這里的輸入電壓翻倍，并用內(nèi)部低壓降穩(wěn)壓器對LED電壓進行后穩(wěn)壓。但是，有些大功率LED在開始發(fā)光前需要更高的電流，有時高達數(shù)安培，因此如今多數(shù)業(yè)內(nèi)標準的LED驅(qū)動器都采用升壓拓撲。

　　對于電池供電的手持應用(如手機和PDA)而言，系統(tǒng)制造商要求LED驅(qū)動器具備某種調(diào)光功能，這是因為電池壽命與光亮度成反比，而光亮度與LED電流成正比。芯片廠商采用的最簡單技術(shù)就是提供一個EN引腳，該引腳僅在電壓超過某一閾值時才使升壓穩(wěn)壓器工作。

　　因為大多數(shù)手持應用都采用微處理器或微控制器，所以很容易產(chǎn)生具有特定頻率、幅值及占空比的矩形脈沖。如果在EN引腳上施加這種脈寬調(diào)制(PWM)信號，就能通過改變占空比來增加或減小LED電流，從而調(diào)節(jié)亮度。

　　這種簡單的方法非常適合用于LED調(diào)光，但它會給電源輸入端引入高電流紋波。這在某些系統(tǒng)中是無法接受的，因為它會拉低輸入電源電壓。圖1給出了在EN引腳施加幅值為3V、頻率為10kHz、占空比為50%的PWM信號，使LED 電流從700mA降至350mA時的輸入電源電流波形，可見它的輸入電源電流紋波的峰峰值很高，接近3A。

　　圖1：下面的線跡顯示PWM信號使LED電流從700mA降至350mA。上面的線跡顯示輸入電流紋波的峰-峰值接近3A。

　　解決這個問題的一種方法就是使用升壓LED驅(qū)動器，如Intersil公司的EL7801。EL7801具有EN引腳和LEVEL引腳， LEVEL引腳上的直流電壓可控制LED電流。該電路也使用10kHz PWM信號，但不是供給EN引腳，而是使PWM信號通過時間常數(shù)為2ms的低通RC濾波器(R4和C3)后，供給LEVEL引腳，從而最大限度地降低輸入電源紋波電流的峰峰值(圖2)。

　　圖2：該電路通過采用具有EN引腳和LEVEL引腳LED驅(qū)動器，并增加低通濾波器(R4和C3)來降低電流紋波。

　　如果時間常數(shù)遠大于1/fPWM，則低通濾波器會產(chǎn)生一個平均電壓，該電壓可直接接至LEVEL引腳以控制LED電流。因此，電壓為5V、占空比為50%的波形將會產(chǎn)生2.5V波形。經(jīng)過內(nèi)部電路作用后，在LEVEL引腳形成500mV電壓。

　　LEVEL引腳上的平均電壓可通過下面公式來計算：

　　VAVG＝(PWM幅值×占空比)×0.2

　　則LED的IAVG＝VAVG/R11

　　在圖2中所給的例子中，R11為0.2Ω。在相同測試條件下，當LED電流由700mA降至350mA時，改進后電路的輸入紋波電流大大降低(圖3)，已降至可忽略的水平。

　　圖3：在相同測試條件下，改進后電路的輸入紋波電流已降至可忽略的水平。