LED驅(qū)動(dòng)器如何簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)

LED正越來(lái)越多地被用作節(jié)能光源。與傳統(tǒng)燈具相比，它們具有決定性?xún)?yōu)勢(shì)：能耗更低，壽命更長(zhǎng)，并且有各種顏色可供選擇。例如，借助LED，世界上最大的教堂——羅馬圣彼得大教堂，現(xiàn)在得以呈現(xiàn)于全新燈光下。通過(guò)智能控制系統(tǒng)，即使是其重要藏品最小的細(xì)節(jié)也可以通過(guò)預(yù)設(shè)的照明場(chǎng)景進(jìn)行一一呈現(xiàn)。這些數(shù)字控制系統(tǒng)集成了可編程LED驅(qū)動(dòng)器，因此可按需激活LED。

數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）（在本例中為 ADI 公司的 AD5686）的三個(gè)輸出電壓中的每一個(gè)都控制一個(gè)電壓－電流轉(zhuǎn)換器級(jí)，在每一級(jí)的負(fù)載路徑中放置獨(dú)立的LED，用于每個(gè) LED 通道。所有三個(gè)轉(zhuǎn)換器級(jí)均由運(yùn)算放大器（運(yùn)放）ADA4500－2 并連接一個(gè)用來(lái)控制 LED 電流的 MOSFET 實(shí)現(xiàn)。理論上，這個(gè) LED 電流可以高達(dá)幾安培，具體取決于電壓源（VS）和負(fù)載電阻，在本電路中為 2 Ω。因此，選擇合適的 MOSFET 非常重要。

DAC輸出電壓的質(zhì)量很大程度上取決于基準(zhǔn)電壓源 VREF。應(yīng)使用高質(zhì)量的基準(zhǔn)電壓源。ADR4520 就是這樣一個(gè)例子，如圖 1 所示。它具有極低的噪聲、超高的長(zhǎng)期精度和出色的溫度穩(wěn)定性。

由于ADA4500－2 的內(nèi)部設(shè)計(jì)，典型的軌到軌放大器具有一定的非線(xiàn)性和交越失真。它們的輸入級(jí)由兩個(gè)并聯(lián)的差分晶體管組成：PNP 級(jí)（Q1 和 Q2）和 NPN 級(jí)（Q3 和 Q4），如圖 2 所示。

圖 1．用于控制三個(gè)獨(dú)立 LED 的 LED 驅(qū)動(dòng)器的簡(jiǎn)化原理圖。

圖 2．運(yùn)算放大器中的軌到軌雙極晶體管輸入級(jí)簡(jiǎn)化版。

根據(jù)所施加的共模電壓，兩組輸入對(duì)產(chǎn)生不同的失調(diào)電壓和偏置電流。如果共模電壓施加到放大器輸入端，與正或負(fù)電源電壓（VS）相差小于 0．7 V，則只會(huì)激活兩個(gè)輸入級(jí)中的一個(gè)。那么，僅會(huì)出現(xiàn)對(duì)應(yīng)于有效級(jí)的誤差（失調(diào)電壓和偏置電流）。如果電壓升至 0．8 V，則兩個(gè)輸入級(jí)都將激活。在這種情況下，失調(diào)電壓可能突然改變，導(dǎo)致所謂的交越失真和非線(xiàn)性。

相比之下，ADA4500－2 具有集成的輸入端電荷泵，無(wú)需第二個(gè)差分對(duì)即可覆蓋軌到軌輸入范圍，從而避免了交越失真。ADA4500－2 的其他優(yōu)勢(shì)還包括低失調(diào)、低偏置電流和低噪聲分量。

在這類(lèi)電路中，必須注意負(fù)載／電流路徑中由 LED 連線(xiàn)產(chǎn)生的電感。導(dǎo)線(xiàn)通常為數(shù)米長(zhǎng)，如果沒(méi)有提供正確的補(bǔ)償，可能會(huì)導(dǎo)致異常的振蕩。此電路中的補(bǔ)償通過(guò)反饋路徑實(shí)現(xiàn)，它將由分流電阻測(cè)量的電流返回到運(yùn)算放大器的輸入。應(yīng)根據(jù)產(chǎn)生的電感調(diào)整 ADA4500－2 上現(xiàn)有的電阻和電容電路。

利用圖1所示的電路，能夠更簡(jiǎn)易地實(shí)現(xiàn)可通過(guò) DAC 編程以用于精確照明控制應(yīng)用的多通道 LED 驅(qū)動(dòng)器。根據(jù)特定需求進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整以避免功能異常也是十分重要的。

結(jié)論

本文所述的電路顯示了創(chuàng)建可編程 LED 驅(qū)動(dòng)器更簡(jiǎn)單的方法，該驅(qū)動(dòng)器非常適用于需要緊湊、可擴(kuò)展、易于供電和高線(xiàn)性度電源的精確照明控制應(yīng)用。不過(guò)，尺寸必須適應(yīng)應(yīng)用的要求，以避免由于各種存在的電感（例如線(xiàn)路電感和寄生電感）引起的任何故障。

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