基于微控制器的LED驅動(dòng)器拓撲、權衡和局限(05-100)

　　本文主要探討基于微控制器的LED驅動(dòng)器。它考察了以微控制器作為系統核心所能采用的各種不同拓撲結構。它還詳細討論了各種拓撲的權衡，著(zhù)重于它們的主要特性和局限：通訊、電壓和電流容量、調光技術(shù)，以及開(kāi)關(guān)速度等。

　　高亮度發(fā)光二極管(HI-LED)是一種半導體設備，只允許電流按一個(gè)方向流動(dòng)。它是由兩種半導體材料結合后所形成的PN結構成的。高亮度LED與標準LED的差別在于它們的輸出功率。傳統LED的輸出功率一般都限定在50毫瓦以?xún)?，而高亮度LED可達1-5瓦。

　　圖1顯示了HI-LED內部電壓與電流的典型關(guān)系。在正向電壓 (VF)超出內部門(mén)檻電壓前，HI-LED上幾乎沒(méi)有正向電流(IF)流過(guò)。如果VF進(jìn)一步升高，曲線(xiàn)將以線(xiàn)性斜率突然快速上升，形成一個(gè)形似膝蓋的曲線(xiàn)。

　　LED的輸出亮度與正向電流成正比，因此，如果IF未得到適當控制，輸出亮度就可能出現無(wú)法接受的變化。另外，如果超過(guò)制造商規定的最大IF限制，還可能?chē)乐乜s短LED的使用壽命。

　　高亮度LED應該由電子驅動(dòng)器進(jìn)行控制，這些電子驅動(dòng)器的主要功能是構成一個(gè)恒定的電流源。采用本文后面介紹的技術(shù)，這些電路可以提供發(fā)光度控制，在某些情況下還可以對溫度變化進(jìn)行補償。

　　為確保系統所提供色彩的一致性，HI-LED的制造商建議以恒定的標稱(chēng)電流的脈沖輸出對LED進(jìn)行亮度調節。

 

　　簡(jiǎn)單拓撲及其權衡

　　設計高亮度LED驅動(dòng)器面臨的挑戰是構造一個(gè)控制良好的、可編程的、穩定的電流源，而且還有較高的效率。

　　1、使用串聯(lián)電阻器(線(xiàn)性法)

　　調節電流的最簡(jiǎn)單方式就是加一個(gè)串聯(lián)電阻器，如圖2A所示。其優(yōu)點(diǎn)在于成本低、實(shí)施簡(jiǎn)單，而且不會(huì )由于開(kāi)關(guān)而產(chǎn)生噪音。不幸的是，這種拓撲有兩個(gè)主要缺陷：第一，電阻器上的大量損耗導致系統效率降低;其次，它不能改變發(fā)光度。而且，這種方案需要用穩壓源來(lái)得到恒定的電流。舉個(gè)例子，如果我們假設VDD是5伏，而LED的VF是3.0伏，那么如果需要產(chǎn)生350毫安的恒定電流，您將需要：R=V/I，此時(shí)R=(5V-3.0V)/350mA=5.7Ω。