数字控制LED 点亮生活新色彩

　　图3：脉冲式正向电流会产生可觉察的亮度变化

　　使用数字控制可大大简化脉冲电流调光。许多DSC具有高级PWM模块，可生成PWM信号来控制LED的功率级。这些PWM模块的改写输入可快速准确地关断PWM输出，从而控制LED的电流并实现调光。使用介于零与某个值（表示最大亮度）之间的数字对调光量进行量化。要将LED设置为50%亮度，计数器将从零开始向255计数，当计数值达到128时，将有一个信号触发PWM改写。PWM输出随后将关断，从而有效截断LED中的电流。当计数器达到最大值255时，会复位为0，同时PWM再次使能。该过程会再次启动，产生对LED调光所需的脉冲电流，如图4所示。调光频率必须足够快，才能使人眼无法察觉到LED的闪烁。通常，高于400 Hz的频率可实现这一效果。

　　图4：使用计数器实现数控调光

　　如前文所述，必须有效控制高亮度LED的正向电流，因此需要使用有效的电源来为LED供电。降压和升压开关电源（SMPS）拓扑是两种常用于LED供电的电源拓扑。这两种拓扑均可以有效控制LED的电流，而且均能受益于DSC的智能。

图5：配置为驱动LED或LED串的降压拓扑

　　降压拓扑非常适合LED或LED串的正向电压小于电源电压的情况。图5给出了用于控制LED的典型降压拓扑。如图所示，PWM控制开关（Q），当开关（Q）导通时，检测电阻（Rsns）两端的电压对应于LED的正向电流。该电阻（Rsns）两端的电压将馈入DSC的比较器，该比较器随后将此电压与可配置的内部参考电压进行比较，此内部参考电压与所需的LED正向电流成比例关系。如果检测到的电压大于内部参考电压，模拟比较器将关断PWM的开关（Q），这会使电感（L）通过流经二极管（D）和LED的电流来释放其存储的电能。当下一个PWM周期开始时，开关（Q）导通，然后再次开始此过程。借助DSC的高级功能，此方法能有效调节通过LED的正向电流，同时不产生任何CPU开销。

　　图6：配置为驱动LED或LED串的升压拓扑

　　顾名思义，升压拓扑非常适合LED或LED串的正向电压大于电源电压的情况。图6给出了用于控制LED的典型升压拓扑。与降压拓扑一样，PWM控制开关（Q），并且通过检测电阻（Rsns）监视流经的正向电流。DSC上的ADC模块对检测电阻两端的电压进行采样，该电压对应于LED的正向电流。该值随后馈入在DSC的软件中执行的比例积分（PI）控制环。根据ADC读数以及与所需电流对应的软件参考值，PI环相应调整开关（Q）的工作周期。此处使用DSC的优势是PI控制环在软件中实现，因此可以使用各种其他控制环方法。此外，PI控制环使用的CPU开销极少，这样DSC可控制多个LED串，并仍有余量来实现其他功能。

　　说到其他功能，使用DSC来控制灯饰的最令人兴奋的原因之一是能够为系统增加通信功能。DSC具有足够的处理能力来智能地控制LED灯饰，同时实现用于与外界通信的通信协议。这样便不需要单独的通信和控制设备。DMX512是一种常见的照明控制协议。该标准使用单向通信，支持一个主设备和多个从设备，用于向各个灯饰发送命令。DMX512每个数据包发送512字节的数据，并且允许单独寻址各个设备或节点。DSC的高速处理能力使其能以最高优先级执行快速控制环（如用于升压转换器的PI控制器），同时在后台运行通信协议（如DMX512）。由于通信在软件中实现，因此灯饰不限于仅一种协议——相反，它可以实现设计人员所需的任何通信方案。

　　与任何新技术一样，数字LED控制也需要一个学习过程。为了简化数字控制的学习，许多芯片供应商现已提供数控LED照明工具包和参考设计。其中有许多设计提供免费的源代码和硬件文档。由于LED拓扑种类繁多，其中一些甚