米乐m6官网
您现在的位置:首页 > 产品展示 > LED驱动

详解LED PWM调光技能及规划留意点

发布时间:2022-03-12 21:43:15 来源:米乐m6官网

  不管LED是经由降压、升压、降压/升压或线性稳压器驱动,衔接每一个驱动电路最常见的线程便是需求操控光的输出。如今仅有很少量的运用只需求开和关的简略功用,绝大多数都需求从0~100%去微调亮度。现在,针对亮度操控方面,首要的两种解决方案为线性调理LED的电流(模仿调光)或在肉眼无法发觉的高频下,让驱动电流从0到方针电流值之间来回切换(数字调光)。运用脉冲宽度调变()来设定循环和作业周期可能是完成数字调光的最简略的办法,原因是相同的技能可以用来操控大部分的开关转化器。

  一般来说,模仿调光比较简单实施,这是因为LED驱动器的输出电流改动与操控电压成份额,并且模仿调光也不会引发额定的电磁兼容性(EMC)/电磁搅扰(EMI)潜在频率问题。可是,大部分规划选用PWM调光的理由都是根据LED的根本特性,即放射光的位移是与均匀驱动电流的巨细成份额(图1)。关于单色LED来说,首要光波的波长会发生改动,而在白光LED方面,呈现改动的是相对色温(CCT)。关于人们的肉眼来说,很难发觉出红、绿或蓝光LED中的奈米波长改动,特别是当光的强度也同样在改动,可是白光的色温改动则比较简单发觉出来。大多数的白光LED都包含一片可放射出蓝光频谱光子的晶圆,这些光子在碰击磷光涂层后便会放射出各种可见光范围内的光子。在较小的电流下,磷光会成为主导并使光线倾向黄色;而在较大电流下,LED放射出来的蓝光则较多,使得光线倾向蓝色,一起也会发生较高的CCT.关于运用超越一个白光LED的运用,在两个相邻LED之间呈现的CCT差异会很明显,且视觉令人不悦,此概念可以进一步延伸将多个单色LED光线混和在一起的光源。一旦超越一个光源,任何呈现在它们之间的CCT差异都会令人感到扎眼。

  LED制作商会在其产品的电流特性表中指定驱动电流的巨细,其只会在这些特定电流条件下对产品的主波长或CCT供给保证。PWM调光的长处在于彻底毋须考虑光的强弱,也能保证LED放射出规划人员所需的色彩。这种准确的操控关于红绿蓝(RGB)运用特别重要,因为这些运用是将不同色彩的光线混和以发生白光。

  从驱动器集成电路的视点看,模仿调光面对着输出电流准确性的严峻应战。简直一切的LED驱动器都在输出端参加某种方式的串行电阻来侦测电流,而所选用的电流感测电压VSNS会发生一个和谐效果,使电路能坚持高信号信噪比(SNR),一起坚持低功耗,由驱动器中的容极限、偏移和推迟所引致的差错则相对坚持固定。要在封闭回路体系中下降输出电流,就必需求调降VSNS,但如此一来,输出电流的准确性便会下降,直至VSNS的绝对值等于差错电压停止,最终,输出电流会变得无法操控,方针输出电流将不能被确认或保证。一般来说,PWM调光除了可以进步准确性之外,关于低阶光输出的线性操控也较模仿调光强。

  关于PWM调光信号而言,每个LED都有限制的呼应时刻,图2表明三种不同的推迟,推迟愈大者表明能到达的对比度就愈低(对光强度操控的一种测量办法)。

  图2中的时刻量tD表明由逻辑信号VDIM上升开端,至LED驱动器开端添加输出电流开端之间的传达推迟,而时刻量tSU则表明输出电流由0转化到方针电流所需的时刻,至于时刻量tSD代表输出电流从方针电流转化回0所需的时刻。在大多数的情况下,调光频率fDIM愈低,对比度就愈高,这是因为这些固定推迟只会占用少部分的调光周期TDIM.调光频率fDIM的下限约为120Hz,假设低于此频率,眼睛便不能再将脉冲混和成一个可见的接连光线。至于上限则取决于最低对比度的要求,对比度一般被表明成最低导通时刻的倒数。

  机械视觉辨识和工业查验等运用一般都需求较高的PWM调光频率,主因为高速开麦拉和传感器的反应速度比人类眼睛快许多。在这类运用中,关于LED光源进行高速开和关的意图不是要下降均匀的光输出量,而是要将光输出与传感器或开麦拉的捕捉时刻进行同步化。

  为了到达每秒开关数百次或乃至数千次,以开关稳压器为根底的LED驱动器,须经过特别的规划考虑。针对规范电源供给而规划的稳压器一般都会规划一根“发动”或封闭接脚,以便供逻辑PWM信号运用,但连带的推迟tD则颇长,这是因为硅芯片的规划强调在呼应时刻内坚持低停机电流。可是,专用来驱动LED的开关稳压器则恰好相反,它可在「发动」接脚逻辑低时,坚持内部操控电路的活动,以将tD减至最低,而当LED被关关时,则会面对较大作业电流的困扰。

  在运用PWM来到达光操控优化时,要把转上(Slew-up)和转下(Slew-down)推迟坚持在最低,这不单为了取得最佳的对比度,并且还可削减LED花在由0到方针所需的时刻。(在此条件下,并不保证主波长或CCT与方针值相同)在这儿的规范开关稳压器将设有一个软发动,一般也调配一个软封闭,而专用的LED驱动器会在其操控之内履行一切作业以削减这些反转率(Slew Rate)。要下降tSU和tSD,需求一起从硅芯片的规划和开关稳压器所选用的拓扑着手。

  具有较快速反转率的降压稳压器,比其他一切的开关拓扑结构在两个当地体现更为优异,首要降压稳压器是仅有可在操控开关发动时,将功率输送到输出端的开关转化器,此特色使得电压形式或电流形式PWM(这儿不要与PWM调光混杂)的降压稳压器之操控回路,比起升压稳压器或其他降压/升压拓扑更为快速。此外,在操控开关发动期间的功率传输可以容易改为磁滞操控,使其速度乃至比最佳的电压形式或电流形式操控的回路更快。其次,降压稳压器的电感器在整个开关周期内都是衔接在输出端,此可保证输出电流的接连性,也意谓毋须运用输出电容器。少了输出电容器后,降压稳压器便可成为真实的高阻抗电流源,可以敏捷转化输出电压。邱克型(Cuk)和Zeta转化器虽可供给接连性输出电感器,但因为它们的操控回路较慢,功率也较低,因而并非最佳挑选。

  即便是一个没有输出电容器的纯磁滞降压稳压器,都不足以敷衍某些PWM调光体系的要求,这些运用需求较高的PWM调光频率、高对比度度,也便是要求更快速的反转率和更时间短的推迟时刻。与机械视觉辨识和工业查验体系调配运用时,举例某些要求高性能的体系,包含液晶(LCD)面板和投影机的背光照明体系,在某些情况下,PWM调光频率有必要被调高到可听频带以外的25kHz或更高的频带,跟着全体的调光周期已缩短至几微秒内,包含传导推迟在内,LED电流的上升和下降时刻总和有必要缩短至奈秒内。

  从一个没有输出电容器的快速降压稳压器着手,呈现在输出电流敞开和封闭的推迟,是来自集成电路自身的传导推迟和输出电感器的物理特性。若要到达真实高速的PWM调光,两个推迟都须被略过(By Pass)。要完成这个方针,最佳办法便是选用一个与LED并联的电源开关(图3)。当LED封闭时,驱动电流便会分流经过开关,效果就如同一个典型的N型金属氧化半导体场效晶体管(N-MOSFET),这时集成电路会继续运转,而电感器电流也会继续活动。该办法的最大缺陷在于LED封闭时,即便期间的输出电压下降到与电流感测电压相同,仍会糟蹋功率。