如何簡(jiǎn)化便攜式應(yīng)用中的LED亮度調(diào)節(jié)?
【導(dǎo)讀】使用LED型固態(tài)照明(SSL)的便攜式設(shè)備要求使用高效驅(qū)動(dòng)電路來(lái)延長(zhǎng)電池使用時(shí)間,同時(shí)還要求使用一些亮度調(diào)節(jié)方法來(lái)對(duì)光線輸出進(jìn)行調(diào)節(jié),以適應(yīng)周?chē)恼彰鳝h(huán)境。在諸如智能手機(jī)或者便攜式GPS導(dǎo)航系統(tǒng)背光照明等應(yīng)用中,必須使用LED亮度調(diào)節(jié),目的是讓用戶在強(qiáng)太陽(yáng)光和夜晚弱光條件下都能看清楚屏幕。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/167388.htm使用手電筒時(shí),用戶認(rèn)為較長(zhǎng)的電池使用時(shí)間更加重要,而非提供最強(qiáng)的光線照明。我們可以在這些應(yīng)用中使用模擬亮度調(diào)節(jié)或者脈寬調(diào)制(PWM)亮度調(diào)節(jié)方法。模擬設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)更高的效率。
模擬和PWM亮度調(diào)節(jié)方法都對(duì)LED驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行控制,而該電流同光線輸出成正比關(guān)系。模擬亮度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,控制功耗最低,并且一般比PWM亮度調(diào)節(jié)方法要高效,原因是低驅(qū)動(dòng)電流時(shí)LED正向電壓更低。
但是,模擬亮度調(diào)節(jié)要求通過(guò)一個(gè)單獨(dú)的電壓基準(zhǔn)生成模擬電壓(可能會(huì)對(duì)某個(gè)方波輸入信號(hào)使用RC濾波器輸出,或者使用一個(gè)昂貴的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC))。圖1所示電路通過(guò)修改一個(gè)電位計(jì),沒(méi)有了這些方法的復(fù)雜性,從而實(shí)現(xiàn)了一種簡(jiǎn)單、高成本效益的模擬亮度調(diào)節(jié)方法。這種整體解決方案,是一種高效、低成本、低組件數(shù)目的LED驅(qū)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(shè)備。
電路運(yùn)行情況
電路要求使用一個(gè)電壓調(diào)節(jié)、同步、降壓轉(zhuǎn)換器,通過(guò)一個(gè)17V電源提供高達(dá)1A的輸出電流,例如:TPS62150。圖1中,這種降壓轉(zhuǎn)換器使用反饋(FB)引腳來(lái)控制檢測(cè)電阻R2的電壓,對(duì)LED的電流進(jìn)行調(diào)節(jié)。FB電壓由一個(gè)精確內(nèi)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),F(xiàn)B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(qū)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(duì)電容器充電,并形成平順、線性的SS/TR引腳電壓上升。典型降壓轉(zhuǎn)換器中,這會(huì)使輸出電壓線性、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(shè)計(jì)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(jì)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(jì)=100 kΩ)和0V(電位計(jì)=0Ω)之間?;仡櫳鲜龇匠淌?,它意味著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引腳電壓線性相關(guān),因此電位計(jì)可提供如圖2所示線性模擬亮度調(diào)節(jié)。
這種電路擁有非常高的效率,因?yàn)镕B引腳電壓的值相對(duì)較低。這種低電壓可降低檢測(cè)電阻R2的功耗。另外,TPS62150在輕載電流條件下使用節(jié)能模式,以在大多數(shù)負(fù)載范圍保持較高的效率。圖3顯示了圖1所示電路的效率,其使用一個(gè)12V輸入,并且在開(kāi)關(guān)輸出過(guò)程中使用TDK的VLF3012ST-2R2電感器。
我們可以提高這種電路的效率,但代價(jià)是增加電路尺寸。例如,你可以將FSW(開(kāi)關(guān)頻率)控制引腳連接輸出電壓,從而降低工作頻率,并且(或者)選擇一個(gè)低DCR(DC電阻)及(或)擁有更佳AC損耗特性的電感器。盡管實(shí)現(xiàn)這兩種方法可能需要更多的電路板面積,但卻可以達(dá)到90%以上的效率。盡管其效率并非最高,但圖1所示設(shè)計(jì)卻擁有較小的解決方案尺寸和較好的工作效率。
評(píng)論