使用MCP1631HV數(shù)字控制可編程電流源來進行LED照明以軟件源代碼的改寫

　　本應(yīng)用筆記是關(guān)于使用 MCP1631HV 數(shù)字控制可編程電流源參考設(shè)計來進行LED照明應(yīng)用設(shè)計時需要了解的基本概念、電路設(shè)計以及軟件源代碼的改寫。同時本文檔提供了關(guān)于 MCP1631HV 數(shù)字控制可編程電流源參考設(shè)計的額外信息。使用 Microchip 公司的 MCP1631 PWM 控制器和低成本的 PIC16F616 單片機來管理單端正激電感電壓變換器（Single Ended Primary Inductive Converter， SEPIC）的電壓變換。本設(shè)計使用 SEPIC 拓撲結(jié)構(gòu)來對發(fā)光二極管（Light Emitting Diode，LED）進行驅(qū)動和調(diào)光。

　　LED 技術(shù)仍然在不停地改變和創(chuàng)新。當(dāng)今 LED 的能效（流明／瓦）已使它可以用來替代傳統(tǒng)的白熾燈和采用固態(tài)技術(shù)的氣體放電燈具。最高效率的LED已經(jīng)具有和緊湊型熒光燈（Compact Fluorescent Lamp， CFL）相似的性能。LED 與白熾燈和氣體放電燈相比，最重要的優(yōu)勢是使用壽命。當(dāng)前LED的使用壽命比其競爭對手要長 30%。 LED 已開始在汽車和商業(yè)照明領(lǐng)域廣泛使用并取得良好的商業(yè)效益。

　　由于LED對溫度和電壓變化很敏感，因此需要仔細設(shè)計來將LED集成到照明系統(tǒng)中。必須在給定散熱和電氣特性條件下來優(yōu)化LED的驅(qū)動電流。過流驅(qū)動將導(dǎo)致LED 性能下降、縮短工作壽命，甚至導(dǎo)致發(fā)光強度的永久性下降。

　　可以使用恒流源來驅(qū)動 LED，以便獲得恒定的顏色輸出。一種低成本但低效的 LED 驅(qū)動方案是使用串聯(lián)電阻。使用串聯(lián)電阻的方法對電源電壓的變化很敏感。恒定LED驅(qū)動電流取決于恒定的供電電壓。任何施加到電阻和LED串上的電壓變化都會導(dǎo)致電流改變，從而導(dǎo)致輸出顏色的變化。工程師也可以采用其他更高效的解決方案來驅(qū)動 LED，在省電的同時提供優(yōu)異的電流控制。常用的兩種驅(qū)動 LED 的方式為恒流驅(qū)動和脈寬調(diào)制（Pulse Width Modulation， PWM）電流控制。

　　可以使用 PWM 驅(qū)動器來對 LED 調(diào)光，其根據(jù)的原理就是人眼的視覺暫留。此時并沒有連續(xù)地為 LED 提供電流。通常采用的 PWM 周期在 100 Hz 至 250 Hz 之間。通過改變 PWM 占空比來實現(xiàn)調(diào)光。改變供電電壓將直接改變流經(jīng) LED 的電流。

　　恒流源驅(qū)動器為LED提供恒定的電流。恒定的電流使得 LED 輸出的光保持穩(wěn)定的顏色。高頻 PWM 信號用來控制流經(jīng) LED 的電流。 PWM 信號用來設(shè)置 LED 電流進而控制 LED 的發(fā)光強度。

　　使用恒流源驅(qū)動器的出發(fā)點是使用恒流源來驅(qū)動LED從而獲得所需的亮度和顏色。電流源由高頻 PWM 信號來控制。PWM 調(diào)制的恒流源用于設(shè)定所需的 LED 電流。通過改變 PWM 占空比，LED 電流可根據(jù)所需的發(fā)光強度和使用壽命的變化而調(diào)整。

　　為了避免由于電壓波動而導(dǎo)致的發(fā)光閃爍和電應(yīng)力，推薦使用恒流源來驅(qū)動 LED。一個很重要的觀察指標(biāo)就是 LED 不會受到輸入電源電壓變化的影響，而這種電壓變化會達到標(biāo)稱值的 +/-30%。

　　本應(yīng)用筆記中使用的電路拓撲結(jié)構(gòu)為單端正激電感控制器或 SEPIC 拓撲。 SEPIC 拓撲可以工作于降壓和升壓模式。因此可以在輸入電壓變化的情況下實現(xiàn)恒定電流輸出。SEPIC 電路使用電流檢測反饋環(huán)來實現(xiàn)高效率控制。在本應(yīng)用筆記中，使用 Microchip 的 MCP1631HV 數(shù)字控制可編程電流源參考設(shè)計作為設(shè)計參考。