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技術(shù)專題
單片機(jī)開發(fā)降壓-升壓拓?fù)渲?，如何使用?fù)輸出電壓來調(diào)節(jié)LED電流
要控制LED的亮度，您必須具有提供恒定且穩(wěn)定電流的驅(qū)動(dòng)器。為了實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浔仨毮軌虍a(chǎn)生足夠的輸出電壓以使LED?向前偏置。那么單片機(jī)開發(fā)設(shè)計(jì)人員如何選擇輸入和輸出電壓范圍重疊的時(shí)間？轉(zhuǎn)換器?有時(shí)可能需要逐漸降低輸入電壓，但有時(shí)可能需要提高輸出電壓。對(duì)于具有普遍“臟污”輸入電源的應(yīng)用，例如車載系統(tǒng)，通常是這種情況。在這種降壓/升壓操作中，幾種拓?fù)淇梢赃_(dá)到更好的結(jié)果，例如SEPIC或四開關(guān)開關(guān)降壓-升壓拓?fù)?。這些拓?fù)渫ǔＰ枰罅康慕M件，因此設(shè)計(jì)的材料成本增加了。但是，由于它們提供了正輸出電壓，因此單片機(jī)開發(fā)設(shè)計(jì)人員經(jīng)常將其視為可接受的解決方案。但是，負(fù)輸出電壓轉(zhuǎn)換器是另一個(gè)不容忽視的替代解決方案。
圖1顯示了一個(gè)反向提升壓電電路的示意圖，該電路以恒定電流配置驅(qū)動(dòng)三個(gè)LED。該電路具有許多優(yōu)點(diǎn)。首先，它使用標(biāo)準(zhǔn)的降壓控制器，不僅可以很大程度地降低成本，而且還可以在所有系統(tǒng)級(jí)別上重用。如果需要，單片機(jī)開發(fā)設(shè)計(jì)人員可以輕松地對(duì)電路進(jìn)行改造，以利用集成的FET?降壓控制器或同步降壓拓?fù)鋪硖岣咝?。該拓?fù)涫褂门c簡單的降壓轉(zhuǎn)換器相同數(shù)量的功率級(jí)組件，從而在實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)的同時(shí)很大程度地減少了開關(guān)穩(wěn)壓器的組件數(shù)量?相對(duì)于其他拓?fù)涠裕傮w成本很低。由于LED本身的輸出是輕的，因此在系統(tǒng)級(jí)，LED會(huì)被負(fù)電壓偏置，并且不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響，這與正電壓的情況不同，這使其成為值得考慮的電路設(shè)計(jì)。
圖1使用負(fù)輸出電壓通過降壓-升壓拓?fù)湔{(diào)整恒定LED電流
通過檢測電阻?R1?兩端的電壓并將其用作控制電路的反饋，可以調(diào)節(jié)LED電流?？刂破鹘拥匾_必須是負(fù)輸出電壓的參考電壓，以便此直接反饋正常運(yùn)行。如果控制器是系統(tǒng)接地的參考電壓，則需要一個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路。這種“負(fù)接地”對(duì)電路施加了一些限制。功率MOSFET，二極管和控制器的額定電壓必須等于輸入和輸出電壓的總和。
其次，從外部連接控制器?（例如啟用）要求信號(hào)從系統(tǒng)接地到控制器接地的電平轉(zhuǎn)換，因此需要更多的組件。僅出于這個(gè)原因，最好消除或減少不必要的外部控制。
最后，與四開關(guān)降壓-升壓拓?fù)湎啾?，逆降?/span>-升壓拓?fù)渲械墓β势骷惺茴~外的電壓和電流應(yīng)力，這降低了相關(guān)的效率，但效率與SEPIC相當(dāng)。即使這樣，該電路仍可以實(shí)現(xiàn)89％的效率。隨著電路的完全同步，效率可以提高2％至3％。
通過軟啟動(dòng)電容器C5的短路來快速打開/關(guān)閉轉(zhuǎn)換器是調(diào)節(jié)LED亮度的簡便方法。圖2顯示了PWM輸入信號(hào)和實(shí)際LED電流。這種PWM調(diào)光方法效率更高，因?yàn)楫?dāng)SS引腳短路時(shí)，轉(zhuǎn)換器將關(guān)閉并且消耗很少的功率。但是，該方法也相對(duì)較慢，因?yàn)檗D(zhuǎn)換器每次接通時(shí)必須以受控方式逐漸增加輸出電流，從而在輸出電流上升之前產(chǎn)生非線性的有限死區(qū)時(shí)間。。同時(shí)，這也將接通時(shí)間的最小負(fù)載周期降低到10％-20％。在不需要高速和100％PWM調(diào)節(jié)的某些LED應(yīng)用中，這種方法可能就足夠了。
該反相升降壓電路為單片機(jī)開發(fā)工程師提供了另一種驅(qū)動(dòng)LED的方法。低成本降壓控制器和少量組件的使用使其成為高復(fù)雜度拓?fù)涞睦硐脒x擇。
圖2 PWM驅(qū)動(dòng)器（頂部）有效控制LED電流（底部）