白光LED的PWM驅動原理

　　脈沖調寬信號的形成電路有3種：1)可用電壓-脈寬變換器產生，即硬件產生脈寬調制信號;2)由軟件定時產生，由定時器定時，定時時間受軟件控制，并從脈寬信號的輸出口P1.0或其他口輸出脈寬可調信號;3)由單片機控制外接定時/計數器(如8253)硬件電路產生脈寬調制信號，只需用兩個計數器分別工作于方式l和方式2，通過硬件連接便可以產生脈寬調制信號。其中，第1種是硬件電路實現，電路復雜。第2種使用定時器TO，但由于系統(tǒng)計數器不足，必須擴展。第3種是利用8253，非常方便，而且占用的軟件時間少。

　　Atmega 16單片機帶有4通道PWM，而且有快速PWM模式、相位修正PWM模式等多種工作模式?？紤]到成本及整個系統(tǒng)的簡化，本設計直接利用Atmega 16單片機產生脈寬調制信號.

2.2 PWM驅動白光LED

　　LED的發(fā)光強度基本上正比于通過LED器件的電流，這說明脈沖電流的平均電流與直流電流相同的條件下，LED的發(fā)光亮度一樣。另外，用高幅值的脈沖電流驅動LED，然后通過調節(jié)脈沖的占空比獲得較合適的平均電流，這樣可以降低功耗。因為當LED工作在脈沖狀態(tài)時，人眼覺察到的LED亮度值是介于峰值亮度與平均亮度值之間的。因此，脈沖電流驅動LED可比直接恒流驅動的LED更亮，即獲得同樣的發(fā)光亮度，脈沖電流驅動方式比直流電流驅動方式所需要的平均電流值更小。

　　其次，對于LED，如果采用脈沖電路驅動，其控制部分采用脈寬調制方式，與恒流控制方式相比，控制部分的控制效率會有比較大的提升，另外還可去掉限流電阻或減小其值。因此，從節(jié)能的角度出發(fā)，采用脈沖電源驅動方式更好。

　　脈沖驅動方式是利用人眼的視覺惰性，采用重復向LED器件通斷供電的方式使之點亮的。但采用這種驅動方式通常需考慮脈沖電流幅值的確定和重復頻率的選擇。要獲得與直流驅動方式相當的發(fā)光強度，脈沖驅動電流的平均值Ia應與直流驅動的電流值相同。如圖3所示，平均電流是瞬間電流i的時間積分。

　　對于矩形波，有

　　式中，Ic為直流驅動電流值，Ia為脈沖驅動電流平均值，IF為脈沖電流幅值，ton/T是占空比。

　　為了使脈沖驅動方式下的平均電流Ia與直流驅動電流Ic相同，則需使其脈沖電流幅值IF滿足：

　　可見脈沖驅動時，脈沖電流的幅值是直流驅動電路的電流幅值的T/ton倍。需注意驅動器件的工作頻率，當頻率超過一定范同，器件將無法正常工作，因為器件無法正常導通和關斷。LED的工作頻率是10 MHz到幾百MHz范圍內。