低成本、高性能的LED驅(qū)動(dòng)器

隨著LED生產(chǎn)成本的下降，LED在各種應(yīng)用中的使用率越來越高，其中包括手持設(shè)備、車載以及建筑照明。其高可靠性(使用壽命超過50000小時(shí))、高效率(175流明/瓦)以及近乎瞬時(shí)的響應(yīng)使其成為一種頗具吸引力的光源。但是，驅(qū)動(dòng)LED卻是一項(xiàng)很具挑戰(zhàn)性的工作。 　　受控的亮度需要用一個(gè)恒定的電流來驅(qū)動(dòng)LED，無論輸入電壓如何這一恒定的電流都必須保持恒定不變。通常，LED都會(huì)有調(diào)光要求，例如，想要調(diào)節(jié)顯示器或建筑照明亮度。實(shí)現(xiàn)LED調(diào)光有兩種方法：改變LED電流或使用脈寬調(diào)制(PWM)。效率最低的方法是改變電流，因?yàn)楣廨敵霾⒎峭瓿呻S著電流變化而發(fā)生線性變化，并且在電流低至其額定值時(shí)LED色譜會(huì)發(fā)生變化。 　　時(shí)刻謹(jǐn)記人類對(duì)亮度的感知呈指數(shù)型是很重要的，完全變暗需要對(duì)電流進(jìn)行大幅度的變化。這對(duì)電路設(shè)計(jì)有很大的影響，因?yàn)槿娏鲿r(shí)3%的調(diào)節(jié)誤差由會(huì)于電路容差而在10%負(fù)載時(shí)變成30%甚至更高的誤差。盡管響應(yīng)速度比較慢，但使用PWM調(diào)光電流波形會(huì)更加精確。在照明和顯示器應(yīng)用中，人們希望PWM超過100Hz，這樣人眼就不會(huì)感覺到閃爍。 　　圖1顯示了一款驅(qū)動(dòng)單個(gè)LED的非常簡單且成本非常低的降壓穩(wěn)壓器，該穩(wěn)壓器實(shí)施了一種快速調(diào)光的特性。其基于一個(gè)具有內(nèi)部開關(guān)、電流限制比較器、振蕩器和內(nèi)部接口的MC33063。通常用于穩(wěn)壓的引腳具有關(guān)閉功能。在此情況下，一個(gè)超過1.25V的電壓會(huì)關(guān)閉電源，而一個(gè)較低的電壓會(huì)開啟電源。隨著電路的開啟，由于消除了電壓反饋，控制器以電流限制/磁滯模式運(yùn)行。 　　振蕩器生成了一個(gè)會(huì)引起電源開關(guān)開啟的啟動(dòng)脈沖。這使得輸入電壓正好適用于電流感應(yīng)電阻、LED和電感。當(dāng)電流達(dá)到大約350mA時(shí)電流限制比較器開始感應(yīng)電流并關(guān)閉電源開關(guān)。電感電壓反向并超過輸入電流，從而使續(xù)流二極管發(fā)生傳導(dǎo)。電感和LED電流不斷循環(huán)，直到開關(guān)在下一個(gè)開關(guān)周期時(shí)開啟為止。該電路非常適用于廣泛的應(yīng)用。在要求簡捷性和低成本的手持式便攜式設(shè)備、白色家電以及車載應(yīng)用中使用一個(gè)40V額定電壓和一個(gè)1.5A電流的開關(guān)調(diào)節(jié)器是非常有用的。雖然實(shí)施磁滯控制和開啟功能可能有一定的挑戰(zhàn)性，但基本拓?fù)淇蛇m用于更廣泛的應(yīng)用。 　　我們構(gòu)建并測試了圖1中的電路。圖2顯示了關(guān)閉命令和因此而導(dǎo)致的LED電流波形。LED可以輕松地以500Hertz實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)光。電流波形的上升時(shí)間和下降時(shí)間不到100uSec。如果LED中可以容忍更高的紋波電流，那么電感可以是一個(gè)更小的值且上升時(shí)間和下降時(shí)間可以縮短。然而，500HzPWM適用于大多數(shù)應(yīng)用。 　　綠色=輸出電流藍(lán)色=關(guān)閉(PWM)信號(hào) 　　500uSec/div10uSec/div 　　圖2磁滯電流控制提供了快速PWM響應(yīng) 　　總而言之，只要不是專門設(shè)計(jì)用來驅(qū)動(dòng)LED，諸如MC33063的開關(guān)調(diào)節(jié)器就可出色地完成調(diào)光工作。其誤差放大器可以用作關(guān)閉功能以提供LED PWM調(diào)光功能，其電流限制比較器提供了快速響應(yīng)和精確的電流設(shè)置，并且其內(nèi)置電源開關(guān)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)小型簡單的電路。