一種混合信號實(shí)現LED降壓升壓驅動(dòng)電路

　　電流檢測電路

　　電流檢測運放連接成差分放大器，以精確測量電流、檢測電阻兩端的電壓。為簡(jiǎn)化電路要求，在電源返回路徑上進(jìn)行電流測量。R1、R2和C1構成一個(gè)低通濾波器，用來(lái)降低可能存在的開(kāi)關(guān)噪聲。為避免影響控制環(huán)的響應，該濾波器的截止頻率必須大于電壓轉換器的開(kāi)關(guān)頻率。

　　穩流電路

　　穩定LED電流流量的電路由雙相位PWM模塊、內部比較器和一個(gè)參考電壓源構成。雙相位PWM模塊是按置位/復位原理工作的“模擬”式PWM模塊。首先，從系統時(shí)鐘產(chǎn)生的一個(gè)時(shí)鐘信號用來(lái)周期性地開(kāi)啟PWM輸出。PWM時(shí)鐘信號確定基本的PWM頻率。然后，當達到指定的參考電平時(shí)，來(lái)自一個(gè)片上比較器的復位信號會(huì )關(guān)斷PWM輸出。

　　放大后的電流信號內部連接到PIC16HV785中比較器1的正輸入端。PWM模塊使用PIC16HV785 器件中的捕捉比較外設(CCP1)來(lái)產(chǎn)生比較器所需要的參考電壓。采用PWM可以更精細地控制比較器參考電壓。利用RC濾波器對PWM信號進(jìn)行濾波，從而獲得一個(gè)模擬電壓并將它輸送給比較器的負輸入端。

　　軟件實(shí)現方案

　　這一應用的軟件部分非常簡(jiǎn)單，因為LED電流控制功能是采用模擬方式完成的。一旦所有外設被設為使能，并且正確設置了電流參考值，那么不需要軟件干預，LED就會(huì )持續發(fā)光。

　　然后，應用程序代碼可以測量供電電壓(利用片上集成的10位A/D轉換器)和供電電流，從而保證驅動(dòng)LED工作在恒定功率模式。隨著(zhù)電池輸入電壓的變化，D/A電路(采用CCP外設實(shí)現)將產(chǎn)生新的參考電壓值進(jìn)行補償。

　　設置LED亮度

　　由于單片機內核在穩定功率方面僅需要花費很小一部分時(shí)間，因此更多的時(shí)間可用于用戶(hù)界面以及提供更多功能，如電池狀態(tài)監控和亮度控制。利用這一電路及軟件調整LED亮度有兩種方法。其中一種技術(shù)基于LED亮度隨驅動(dòng)電流而變化的原理，事實(shí)上，利用這種方法可以實(shí)現近似線(xiàn)性的LED亮度控制。然而改變電流實(shí)現調光并非控制LED亮度的最高效方法，只有在生產(chǎn)商指定的最大驅動(dòng)電流水平下，LED才能夠達到最高的發(fā)光效率。

　　可利用一個(gè)低頻PWM信號來(lái)調制LED驅動(dòng)電流。采用這種方法，電流并未減小，即在點(diǎn)亮時(shí)，LED始終通過(guò)最大電流。但PWM信號的占空比設定了LED點(diǎn)亮的平均時(shí)間。PWM頻率要選擇得足夠高，以使LED電流的開(kāi)關(guān)速率足夠快，從而使人眼感受不到光在閃爍;同時(shí)，PWM頻率也要足夠低，這樣穩流電路在PWM導通時(shí)間內就有足夠的時(shí)間穩定。如果這些條件都能夠滿(mǎn)足，那么人眼會(huì )對一段時(shí)間內的LED的光輸出進(jìn)行平均。PWM調光信號的頻率通常在60Hz 到 1000Hz之間。

　　總結

　　PIC16HV785幾乎包含了實(shí)現大功率LED驅動(dòng)電路所需要的元器件。根據輸入電壓范圍，可以方便地配備成升壓或降壓-升壓工作模式。這一應用僅使用了單片機RAM和閃存的一小部分，為其他用戶(hù)應用程序代碼留下了足夠的空間。實(shí)際上，PIC16HV785單片機中還有足夠的未用外設，可用來(lái)實(shí)現其它LED驅動(dòng)器、電池充電器或開(kāi)關(guān)電路。