模擬設計簡(jiǎn)化LED亮度調節

使用LED型固態(tài)照明(SSL)的便攜式設備要求使用高效驅動(dòng)電路來(lái)延長(cháng)電池使用時(shí)間，同時(shí)還要求使用一些亮度調節方法來(lái)對光線(xiàn)輸出進(jìn)行調節，以適應周?chē)恼彰鳝h(huán)境。在諸如智能手機或者便攜式GPS導航系統背光照明等應用中，必須使用LED亮度調節，目的是讓用戶(hù)在強太陽(yáng)光和夜晚弱光條件下都能看清楚屏幕。使用手電筒時(shí)，用戶(hù)認為較長(cháng)的電池使用時(shí)間更加重要，而非提供最強的光線(xiàn)照明。我們可以在這些應用中使用模擬亮度調節或者脈寬調制(PWM)亮度調節方法。模擬設計通過(guò)使用一種創(chuàng )新方法來(lái)建立起一個(gè)參考電壓，從而獲得比PWM型設計更高的效率。

模擬和PWM亮度調節方法都對LED驅動(dòng)電流進(jìn)行控制，而該電流同光線(xiàn)輸出成正比關(guān)系。模擬亮度調節結構簡(jiǎn)單，控制功耗最低，并且一般比PWM亮度調節方法要高效，原因是低驅動(dòng)電流時(shí)LED正向電壓更低。

但是，模擬亮度調節要求通過(guò)一個(gè)單獨的電壓基準生成模擬電壓(可能會(huì )對某個(gè)方波輸入信號使用RC濾波器輸出，或者使用一個(gè)昂貴的數模轉換器(DAC))。圖1所示電路通過(guò)修改一個(gè)電位計，沒(méi)有了這些方法的復雜性，從而實(shí)現了一種簡(jiǎn)單、高成本效益的模擬亮度調節方法。這種整體解決方案，是一種高效、低成本、低組件數目的LED驅動(dòng)器，適用于單個(gè)高電流LED，例如：歐司朗的金龍(Golden Dragon)等，可用于一些小型電池供電型設備。

電路運行情況

圖1:電位計R1實(shí)現的模擬亮度調節LED驅動(dòng)器

電路要求使用一個(gè)電壓調節、同步、降壓轉換器，通過(guò)一個(gè)17V電源提供高達1A的輸出電流，例如：TPS62150。圖1中，這種降壓轉換器使用反饋(FB)引腳來(lái)控制檢測電阻R2的電壓，對LED的電流進(jìn)行調節。FB電壓由一個(gè)精確內部參考電壓(一般為0.8V)和一個(gè)SS/TR(慢啟動(dòng)與追蹤)外部輸入引腳共同控制。

SS/TR引腳電壓低于1.25V時(shí)，FB引腳電壓等于SS/TR引腳電壓乘以0.64，即VFB = 0.64 * VSS/TR。通過(guò)控制FB電壓，進(jìn)而控制R2的電壓，IC可改變驅動(dòng)LED的電流大小。

SS/TR引腳有一個(gè)嵌入式電流源，其一般為2.5 μA。該電源常用于對電容器充電，并形成平順、線(xiàn)性的SS/TR引腳電壓上升。典型降壓轉換器中，這會(huì )使輸出電壓線(xiàn)性、受控地上升，同時(shí)也減少了輸入電源的突入電流。使用這種設計時(shí)，一個(gè)接地電阻在SS/TR引腳上產(chǎn)生恒定電壓。

一個(gè)電位計放置于SS/TR引腳上，目的是將該引腳的電壓保持在250mV(電位計=100 kΩ)和0V(電位計=0Ω)之間?；仡櫳鲜龇匠淌?，它意味著(zhù)FB引腳電壓范圍在160 mV和0V之間。R2為一個(gè)0.15Ω電阻器時(shí)，LED電流變化范圍為1.07A-0A。由于FB引腳電壓與SS/TR引腳電壓線(xiàn)性相關(guān)，因此電位計可提供如圖2所示線(xiàn)性模擬亮度調節。

圖2:圖1所示電路的亮度調節線(xiàn)性情況，其使用一個(gè)電位計實(shí)現亮度調節。