白光LED的PWM驅動(dòng)原理
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脈沖調寬信號的形成電路有3種：1)可用電壓-脈寬變換器產(chǎn)生，即硬件產(chǎn)生脈寬調制信號;2)由軟件定時(shí)產(chǎn)生，由定時(shí)器定時(shí)，定時(shí)時(shí)間受軟件控制，并從脈寬信號的輸出口P1.0或其他口輸出脈寬可調信號;3)由單片機控制外接定時(shí)/計數器(如8253)硬件電路產(chǎn)生脈寬調制信號，只需用兩個(gè)計數器分別工作于方式l和方式2，通過(guò)硬件連接便可以產(chǎn)生脈寬調制信號。其中，第1種是硬件電路實(shí)現，電路復雜。第2種使用定時(shí)器TO，但由于系統計數器不足，必須擴展。第3種是利用8253，非常方便，而且占用的軟件時(shí)間少。
Atmega 16單片機帶有4通道PWM，而且有快速PWM模式、相位修正PWM模式等多種工作模式?？紤]到成本及整個(gè)系統的簡(jiǎn)化，本設計直接利用Atmega 16單片機產(chǎn)生脈寬調制信號.
LED的發(fā)光強度基本上正比于通過(guò)LED器件的電流，這說(shuō)明脈沖電流的平均電流與直流電流相同的條件下，LED的發(fā)光亮度一樣。另外，用高幅值的脈沖電流驅動(dòng)LED，然后通過(guò)調節脈沖的占空比獲得較合適的平均電流，這樣可以降低功耗。因為當LED工作在脈沖狀態(tài)時(shí)，人眼覺(jué)察到的LED亮度值是介于峰值亮度與平均亮度值之間的。因此，脈沖電流驅動(dòng)LED可比直接恒流驅動(dòng)的LED更亮，即獲得同樣的發(fā)光亮度，脈沖電流驅動(dòng)方式比直流電流驅動(dòng)方式所需要的平均電流值更小。
其次，對于LED，如果采用脈沖電路驅動(dòng)，其控制部分采用脈寬調制方式，與恒流控制方式相比，控制部分的控制效率會(huì )有比較大的提升，另外還可去掉限流電阻或減小其值。因此，從節能的角度出發(fā)，采用脈沖電源驅動(dòng)方式更好。
脈沖驅動(dòng)方式是利用人眼的視覺(jué)惰性，采用重復向LED器件通斷供電的方式使之點(diǎn)亮的。但采用這種驅動(dòng)方式通常需考慮脈沖電流幅值的確定和重復頻率的選擇。要獲得與直流驅動(dòng)方式相當的發(fā)光強度，脈沖驅動(dòng)電流的平均值Ia應與直流驅動(dòng)的電流值相同。如圖3所示，平均電流是瞬間電流i的時(shí)間積分。
對于矩形波，有
式中，Ic為直流驅動(dòng)電流值，Ia為脈沖驅動(dòng)電流平均值，IF為脈沖電流幅值，ton/T是占空比。
為了使脈沖驅動(dòng)方式下的平均電流Ia與直流驅動(dòng)電流Ic相同，則需使其脈沖電流幅值IF滿(mǎn)足：
可見(jiàn)脈沖驅動(dòng)時(shí)，脈沖電流的幅值是直流驅動(dòng)電路的電流幅值的T/ton倍。需注意驅動(dòng)器件的工作頻率，當頻率超過(guò)一定范同，器件將無(wú)法正常工作，因為器件無(wú)法正常導通和關(guān)斷。LED的工作頻率是10 MHz到幾百MHz范圍內。
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