混合寬調光比線(xiàn)性 LED 電流控制器—電路精選（2）

　　LED 照明的許多應用都需要寬調光比。這可簡(jiǎn)單地通過(guò)一個(gè)如下所示的可調型電流源來(lái)實(shí)現?？刹捎枚喾N不同的方法來(lái)改變該電流源，而且能實(shí)現一個(gè)大的 LED 電流范圍。這種方法的主要問(wèn)題是功率耗散會(huì )相當高。必須選擇足夠高的電壓源 V1 以適應最大的 LED 電壓降和提供電流源所需的儲備空間。LED 制造商通常規定了一個(gè)高于平均值的最大電壓，因而迫使設計師采用一個(gè)高于所需的輸入電壓。采用多個(gè)串聯(lián) LED 的應用使得電壓容差問(wèn)題成倍地增加。

　　一款采用可調型電流源的簡(jiǎn)單 LED 驅動(dòng)器

　　另一種擴大調光比的方法是采用一個(gè)至 LED 的脈寬調制 （PWM） 信號，以對其進(jìn)行脈沖接通和脈沖關(guān)斷。如果能以足夠高的速率 （通常為幾百 Hz） 來(lái)完成該脈沖發(fā)生，則脈動(dòng)是人眼所看不到的。利用這種方法可把調光比擴大至 3000:1。

　　雖然脈動(dòng)是人眼看不到的，但是對于其他應用它可能是一個(gè)問(wèn)題。例如：數字視頻錄像機的掃描速率會(huì )與 LED 燈閃爍相互作用，從而產(chǎn)生不希望有的偽像。

　　采用 LT8614 Silent Switcher 和 LT3083 線(xiàn)性穩壓器的混合解決方案

　　一種電位技術(shù)允許利用一種嚴格的模擬方法來(lái)控制寬調光比。它運用了一種混合型方法，由一個(gè)開(kāi)關(guān)穩壓器把一個(gè)可調型電流源兩端的電壓保持恒定，并把 LED 電壓置于一個(gè)反饋環(huán)路之內，這樣 LED 電壓的變化就對 LED 電流沒(méi)有影響。電流源兩端的電壓無(wú)須支持 LED 電壓降及其變化，因而可針對 “功耗與調光比之關(guān)系” 的最佳選擇進(jìn)行優(yōu)化。下面的例子用實(shí)例說(shuō)明了此概念，其采用 LT8614 作為電壓源，并用 LT3083 作為電流源。

　　LT8614 是一款降壓型穩壓器，其采用 Silent Switcher 架構，專(zhuān)為最大限度地降低 EMI / EMC 輻射并在高達 3MHz 的頻率下提供高效率而設計。其單片式結構采用 3mm x 4mm QFN 封裝進(jìn)行組裝，內置了集成型電源開(kāi)關(guān)和所有必要的電路，因而造就了一款 PCB 占板面積極小的解決方案。LT3083 是一款 3A 低壓差線(xiàn)性穩壓器，可通過(guò)并聯(lián)來(lái)增加輸出電流或在表面貼裝型電路板上散播熱量。這款新型穩壓器專(zhuān)為用作一個(gè)精準電流源和電壓跟隨器而設計，可在許多要求高電流、至零的可調節能力和不設置散熱器的應用中使用。

　　采用 LT8614 電壓源和 LT3083 電流源的混合 LED 驅動(dòng)器

　　在該場(chǎng)合中采用了一個(gè) 12V 輸入電壓，并且通過(guò)一個(gè)施加至 LT3083 之 SET 端子的 0V 至 300mV 信號在 0A 至 3A 的范圍內改變 LED 電流。LT3083 OUT 端子跟隨 SET 端子，因而一個(gè)恒定的電流在 R5 中流動(dòng) （通過(guò)下面的 IR5 = VSET/R5）。

　　LT3083 之 IN 端子中的電流非常精準地跟隨 OUT 端子中的電流，直至達到一個(gè)約 500µA 的最小負載值為止。

　　LT3083 需要 510mV 的最壞情況壓差 （從 IN 至 OUT），以及 300mV 壓差（對于最大電流下的 R5）。LT8614 把LT3083 之 IN 端子上的電壓保持在恰好 0.97V，這可將 LT3083 的功耗保持在一個(gè)可容許的水平，在 3A 輸出電流條件下達到約 2.4W 的功耗峰值。

　　LED 負極由 LT3083 保持在 0.97V，但是由于 LT8614 的反饋動(dòng)作，LED 正極電壓會(huì )變至任何需要的電壓?？梢园卜鸥嗯c D1 相串聯(lián)的 LED，而且電流將不改變，直至達到 LT8614 的壓差電壓為止。

　　采用 LT8614 Silent Switcher 和 LT6015 運放的混合解決方案

　　LT3083 是一款實(shí)現電流源功能的方便易用型器件，但是如上面詳細說(shuō)明的那樣，該器件沒(méi)有最小負載要求。此外，在 SET 和 OUT 端子之間還存在一個(gè)輕微的偏移，它雖然通常為幾百微伏，但是在整個(gè)溫度范圍內會(huì )高達 ±6mV。該偏移給調光比設置了一個(gè)下限。如果需要更大的調光比，則可使用一個(gè)采用低失調電壓運放的分立式電流吸收器。這樣的一款實(shí)現方案采用 LT6015 精準型運放作為控制元件。

　　LT6015 是一款軌至軌輸入運算放大器，具有修整至低于 50µV 的輸入失調電壓。該放大器可采用單電源和分離電源工作 （總電壓為 3V 至 50V），每個(gè)放大器僅吸收 315µA 電流。LT6015 的 Over-The-Top® 輸入級專(zhuān)為在嚴酷環(huán)境中提供額外的保護而設計。

　　采用 LT8614 電壓源和 LT6015 電流吸收器的混合 LED 驅動(dòng)器

　　LT6015 在整個(gè)溫度范圍內具有一個(gè) ±250µV 的最大失調電壓，而且電流源僅需要大約 100mV 壓差。這使得全標度電壓可提升至 600mV，并能實(shí)現約 1000:1 的調光比。

　　軟件

　　LTspice

　　LTspice IV 是一款功能強大、快速和免費的仿真工具、電路圖捕獲和波形觀(guān)測器，為改善開(kāi)關(guān)穩壓器的仿真提供了改進(jìn)和模型。點(diǎn)擊這里下載 LTspice IV

　　如需啟動(dòng)用于該器件的隨時(shí)可運行 LTspice 演示電路，可按照下列步驟操作：

　　第一步：如果您的電腦尚未安裝 LTspice，則請下載并安裝 LTspice IV

　　第二步：安裝 LTspice 之后，單擊下面的鏈接以啟動(dòng)仿真

　　LT8614/LT3083 Demo Circuit - Hybrid Wide Dimming RaTIo Linear LED Current Controller （3.4-42V to 41V @ 3A Max）

　　LT8614/LT6015 Demo Circuit - Hybrid Wide Dimming RaTIo Linear LED Current Controller （3.4-42V to 41V @ 3A Max）

　　第三步：如果在單擊上面的鏈接之后?LTspice IV未能自動(dòng)打開(kāi)，您可以在該鏈接上單擊右鍵并選擇 “另存為 （Save Target As）”。把文檔保存到您的電腦之后， 通過(guò)從 “文檔 （File）” 菜單選擇 “打開(kāi) （Open）” 來(lái)起動(dòng) LTspice 并打開(kāi)演示電路