最小化輸入紋波電流的LED調光電路

　　消費類(lèi)的LED應用非常受歡迎，如今在家庭照明、飛機機艙燈、汽車(chē)燈、MP3播放器以及其它應用場(chǎng)合都能看到LED的身影。過(guò)去，大多數LED驅動(dòng)器都是基于某種充電泵，這里的輸入電壓翻倍，并用內部低壓降穩壓器對LED電壓進(jìn)行后穩壓。但是，有些大功率LED在開(kāi)始發(fā)光前需要更高的電流，有時(shí)高達數安培，因此如今多數業(yè)內標準的LED驅動(dòng)器都采用升壓拓撲。

　　對于電池供電的手持應用(如手機和PDA)而言，系統制造商要求LED驅動(dòng)器具備某種調光功能，這是因為電池壽命與光亮度成反比，而光亮度與LED電流成正比。芯片廠(chǎng)商采用的最簡(jiǎn)單技術(shù)就是提供一個(gè)EN引腳，該引腳僅在電壓超過(guò)某一閾值時(shí)才使升壓穩壓器工作。

　　因為大多數手持應用都采用微處理器或微控制器，所以很容易產(chǎn)生具有特定頻率、幅值及占空比的矩形脈沖。如果在EN引腳上施加這種脈寬調制(PWM)信號，就能通過(guò)改變占空比來(lái)增加或減小LED電流，從而調節亮度。

　　這種簡(jiǎn)單的方法非常適合用于LED調光，但它會(huì )給電源輸入端引入高電流紋波。這在某些系統中是無(wú)法接受的，因為它會(huì )拉低輸入電源電壓。圖1給出了在EN引腳施加幅值為3V、頻率為10kHz、占空比為50%的PWM信號，使LED 電流從700mA降至350mA時(shí)的輸入電源電流波形，可見(jiàn)它的輸入電源電流紋波的峰峰值很高，接近3A。

　　圖1：下面的線(xiàn)跡顯示PWM信號使LED電流從700mA降至350mA。上面的線(xiàn)跡顯示輸入電流紋波的峰-峰值接近3A。

　　解決這個(gè)問(wèn)題的一種方法就是使用升壓LED驅動(dòng)器，如Intersil公司的EL7801。EL7801具有EN引腳和LEVEL引腳， LEVEL引腳上的直流電壓可控制LED電流。該電路也使用10kHz PWM信號，但不是供給EN引腳，而是使PWM信號通過(guò)時(shí)間常數為2ms的低通RC濾波器(R4和C3)后，供給LEVEL引腳，從而最大限度地降低輸入電源紋波電流的峰峰值(圖2)。

　　圖2：該電路通過(guò)采用具有EN引腳和LEVEL引腳LED驅動(dòng)器，并增加低通濾波器(R4和C3)來(lái)降低電流紋波。

　　如果時(shí)間常數遠大于1/fPWM，則低通濾波器會(huì )產(chǎn)生一個(gè)平均電壓，該電壓可直接接至LEVEL引腳以控制LED電流。因此，電壓為5V、占空比為50%的波形將會(huì )產(chǎn)生2.5V波形。經(jīng)過(guò)內部電路作用后，在LEVEL引腳形成500mV電壓。

　　LEVEL引腳上的平均電壓可通過(guò)下面公式來(lái)計算：

　　VAVG＝(PWM幅值×占空比)×0.2

　　則LED的IAVG＝VAVG/R11

　　在圖2中所給的例子中，R11為0.2Ω。在相同測試條件下，當LED電流由700mA降至350mA時(shí)，改進(jìn)后電路的輸入紋波電流大大降低(圖3)，已降至可忽略的水平。

　　圖3：在相同測試條件下，改進(jìn)后電路的輸入紋波電流已降至可忽略的水平。