LED驱动电路的脉冲调制PWM电路设计

　　输出电压=PWM信号的占空比×输入电压

　　也就是说只要改变PWM信号的占空比,就可以得到任意的输出电压。接下来介绍在实际产品设计中运用降压转换器电路驱动LED的方法。

　　PWM驱动电路例子

　　如图7所示,在前述的降压电路中追加线圈、电容、二极管的电路。在这里没有考虑反馈电路。这里使用的是飞利浦 照明的LUXEON系列的LXM3-PW71 LED。LED(负载)的前端插入的线圈和电容构成平滑电路,通过转换使得脉冲输出平均化。线圈前端的二极管即使在开关关着的时候也能持续向线圈供给电流。降压转换器通常作为电压转换电路使用,但是在驱动LED时,则需要控制电流而不是电压。

　　图7 PWM驱动电路降压转换的例子

　　认图7的电路构成。当脉冲信号处于On的状态,也就是开关设计处于On的状态时,电流按照输入信号-开关-线圈-负载的顺序流动。当开关设计处于Off的状态时,电流按照二极管-线圈-负载的顺序流动。因此要控制线圈中的电流实际上等同于控制LED中的电流。

　　在正极和负极间施加3.0V的电压的话,可以从数据库中看到,LXM3-PW71的电流约350mA。输入电压为12V时,设定脉冲波的占空比为25%(12V×0.25=3V),就能得到3V的电压。当转换频率数为100kHz时,转换周期为10μs,脉冲幅度为2.5μs。但是,负载只在顺阻抗的情况下成立,实际在负载中运用LED时,根据电流大小负载特性也有变化,电流约为350mA时,脉冲幅度调制约为3.36μs。验证电路的结果如图8所示。

　　图8 PWM驱动电路的验证结果

　　LED中的电流发生变化,线圈中的电流也变化。通过传感电路检测线圈电流的变化,只要控制开关的打开时间,就能够使得LED负载中的电流恒定。增加PWM的占空比,就能增加LED中的电流,也能增加亮度。比较阻抗驱动型电路和恒定电流源型驱动电路,改变PWM的占空比比改变阻抗值和电路常量更高效,也因此能了解PWM控制的便利性。

　　这次介绍的降压转换器运用于LED驱动 中需要电压比输入电压低的情况。根据照明灯具、用途不同,有时需要同时驱动多个LED,这样会出现所有的LED驱动中的必需电压比输入电压高。这种情况下,就需要使用能够制作比输入电压高的电压的升压转换器。

　　在LED照明中,有效利用电力的同时还需要小型化。照明灯具中,将输入电压转为LED驱动电压的时候,会出现转换损耗,转换损耗越大越容易引起热的问题。同时,如果开关频率数增加,变压器和线圈会变小,虽然整个线路板能够实现小型化,但由于高开关频率数会导致转换损耗,出现高次谐波问题。因此,在LED的PWM驱动电路中,力争实现高效和少零部件。

　　为了保持照明灯具的亮度稳定或者调节亮度,需要在传感器 中检测负载电流、进行控制演算、调整脉冲的占空比的反馈控制电路。本文没有对反馈控制电路进行介绍,但是值得注意的是,反馈控制电路包含电压控制、迟滞控制、类似迟滞控制、电流控制等多种。各种控制方式有优点也有缺点,需要我们根据照明灯具的作法和适用的电路方式选择最佳的控制方式。