白光LED驱动电路的设计.docx

白光LED驱动电路的设计
1、LED">白光LED基本驱动电路
由开关变换器构成的LED基本驱动电路如图1所示，反馈电压VFB与内部基准电压Vref进行比较后控制变换器的输出电压。如果将环境的亮度也列入LED">白光LED亮度控制电路，图1所示的LED">白光LED驱动电路应改进为图2所示的电路。图2所示电路与图1所示电路的最大差异点是，图2所示电路增加了Tr1、R1、R2及IC1。图2所示电路中的Tr1输出电压VSENS与LED">白光LED的电流ILED可用下式表示；
（1）
此处假设R1=R2，则式（1）改写为
（2）

对于利用上式驱动LED">白光LED的场合，必须作下列调整：
①为获得周围亮度，必须调整照度感测器的输出电压VSENS。
②利用输出电压VSENS调整LED">白光LED的亮度。
2、利用PWM信号控制LED">白光LED亮度的驱动电路
图2所示的驱动电路是采用反馈电压进行LED亮度控制的，而图3所示的电路是采用PWM信号控制LED">白光LED的亮度。如图3所示电路中，IC的EN端子是可使开关变换器作ON/OFF模式运行的端子，如果对EN端子施加PWM信号，LED">白光LED会以某种速度作ON/OFF模式运行，进而实现LED亮度的控制。此电路中Tr1的输出信号需经A/D转换器转换为数字信号。LED">白光LED的平均电流ILED（avg）可用下式计算：
（3）
式中：ILED(max)为开关变换器的输出电流；SDUTY为PWM信号的占空因子（%）。

图4是NJU6052的内部电路方框图，它包括电压调整器、设定电路、A/D变换器、PWM控制器以及可由微控制器设定内部阻抗值与动作模式的串行接口等。NJU6052内部共有8个设定电阻，每个电阻都可任意设成6位，各电阻可利用环境照度检测晶体管产生的输入电压选择，以实现LED">白光LED亮度由64阶段中的任意8阶段控制，此外可根据环境照度由微控器直接控制亮度。{{分页}}

由图5可知，NJU6052除了可以用于升压与亮度控制之外，电路本身的外置元件非常少。NIU6052的各元件参数取决于下列条件：

①负载阻抗RL。由于内部基准电压Vref为0.6V，因此负载阻抗RL可按下式计算：
（4）
②内部振荡器的电容量CX。CX可利用图6的坐标图求得。由于振荡频率fOSC介于350kHz和500kHz之间，因此内部振荡器的电容量CX为47~68pF。

③L1的电感值。L1的电感值可用下式计算：
（5）
④二极管的选用。二极管额定电流与反向耐压在选择时要留有一定的裕度，具体参数应根据开关变换器的输出电压和电流来选择。二极管的正向电压越低，开关的速度越快，转换效率就越高。
⑤电容器的选用。输入端可选用陶瓷电容器，组装时尽量靠近NIU6052。基于抑制波纹电压等方面的考虑，输出电容应选用低ESR的电容。{{分页}}
3、调光改变光强功能
采用MAX1916同时驱动三只并联的LED的电路如图7所示。图7所示电路的单个外部电阻（RSET）用于设定流经每个LED">白光LED的电流值。在MAX1916的使能引脚（EN）上加载脉宽调制信号，可以实现简单的亮度控制（调光功能）。

图7所示电路除MAX1916（小巧的6引脚SOT-23封装）和几个旁路电容之外，仅需要一个外部电阻。MAX1916具有极好的电流匹配度，不同LED之间的差别仅为0.3%，因此每只LED">白光LED具有一致的白光亮度。
某些便携式设备根据环境光线条件来调节其光输出亮度，有些设备在一段较短的空闲时间之后通过软件降低其光强。这都要求LED">白光LED驱动电路具有可调光强的功能，并且这样的调节应该以同样的方式去控制每路正向电流，以避免可能的色彩坐标偏移。利用小型D/A变换器控制流以RSET电阻的电流可以得到均匀的亮度。
6位分辨率的变换器，比如带有I2C接口的MAX5362或者带有SPI接口的MAX5365，能够提供32级亮度调节，如图8所示。由于正向电流会影响色彩坐标，因此LED">白光LED发出的白光会随着光强的变化而改变。因为相同的正向电流会使得这个组里的每个LED">白光LED都发出同样的光。

使色彩坐标不发生移动的调光方案叫做脉宽调制。它能够由绝大多数可以提供使能或者关断控制功能的电源器件实现。例如，通过拉低EN电平禁止器件工作时，MAX1916可以将流经LED">白光LED的泄漏电流限定在1μA，使发射光为零。拉高EN电平可以控制LED">白光LED的正向电流。如果给EN引脚加脉宽调制信号，那么亮度就与该信号的占空比成正比。
由于流经每只LED">白光LED的正向电流持续保持一致，因而色彩坐标不会偏移，但是肉眼会感觉到占空比改变带来的光强变化。人眼无法分辨超过25Hz的频率，因此200~