多路照明LED调光控制电路的设计与实现

图4 驱动波形

在计算机操作界面上，对第一路的DAC0832 输入为100, 第二路为200, 第三路的电流值为255,测得对应支路LED 的电流值为54mA、106mA、134mA,对应2SK1058 的驱动波形分别图4 所示。

可以看出，随着DAC0832 输入的增大，PWM 的占空比越来越大， 对应的LED 电流值也在不断增大。为了得到它们之间关系， 通过不断改变程序的方法， 来测试多个DAC0832 的输入和关键点电压值(考虑到0~100之间为非线性区， 所以从100 开始取值) ,测得的数据如表1 所示。

表1 测量得到N-I 数据

绘出N 和I 之间的近似关系曲线， 如图5 所示。从图中可以看出，DAC0832 的输入和LED 电流值是基本上成正比例关系的， 可以近似得到他们之间的关系：Y=0.53X+1.09,其中Y 表示LED 的电流值，单位为mA,X 表示DAC0832 的输入N.根据这个关系，我们可以设定程序， 使得在计算机操作界面上输入值转化为对应的DAC0832 值，这样就能够控制LED 的电流，在很宽的范围内调节LED 灯的亮度。

图5 N-I 曲线

4.2 基于脉宽调制方式的多路控制

同样，考虑到CD4067 是十六选一开关，没必要对十六路进行控制， 拟定采用三个支路来代表整个电路的控制过程。由于控制方式的不同，那么决定LED 亮度的也不一样，基于脉冲控制的方式是由LED 的平均电流来决定亮度的。通过编程，设定PWM 波的频率为1KHZ,第一路的占空比为0.2, 第二路为0.4, 第三路的电流值为0.6,通过测量与LED 串联在一起的5 欧姆电阻上的电压，就能够得到LED 的电流波形，从而可以看出LED的平均电流。波形分别如图6 所示：

图6 驱动波形和限流电阻上电压波形

图中，1 通道是PWM 波形，2 通道是5 欧姆电阻电压波形， 可以看出， LED 的电流幅值IM 为0.65/5=130mA 是不变的，并且LED 电流的占空比和PWM 驱动波形的占空比是一样的， 所以得出公式：LED 平均电流I= D*IM,其中IM=130mA.所以可以通过在计算机操作界面设定占空比来， 传送给单片机信号， 单片机相应并且控制LED 的亮度。

4.3 两种方法的比较

通过这两种方法都能够实现多路控制， 并且能够达到实验目的， 不同点是两种方法的输入控制量不同，不过， 通过多次实验可以发现， 在不停的调节过程中，前者电路中LED 电流出现色衰现象，而后者中LED 依然发出对应电流的白光， 所以第二种方法可以得到广泛的应用。

5 结束语

本次试验采用计算机操作界面控制调光电路、单片机输出PWM 的方法，并且结合芯片CD4067,实现了对多路LED 电流值大小的控制，其中采用了两种调光方法。根据这个结论，可以应用到很多处多路LED 控制的场合， 如手术灯、家用照明灯、大型室外灯光设计等。

当然，单片机结合CD4067 能够控制多路的LED 电流，但是也存在着一些缺点和需要改进的地方， 由于多路照明LED 工作起来功率比较大，可以在本文的电路基础上增加部分元器件，达到减少损耗的目的;由于没有基准电压脉冲幅度，单片机直接产生的PWM 波就不是很恒定，限制了PWM 波的使用范围。