基于微控制器的LED驅(qū)動器拓?fù)?、?quán)衡和局限(05-100)

　　本文主要探討基于微控制器的LED驅(qū)動器。它考察了以微控制器作為系統(tǒng)核心所能采用的各種不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。它還詳細(xì)討論了各種拓?fù)涞臋?quán)衡，著重于它們的主要特性和局限：通訊、電壓和電流容量、調(diào)光技術(shù)，以及開關(guān)速度等。

　　高亮度發(fā)光二極管(HI-LED)是一種半導(dǎo)體設(shè)備，只允許電流按一個方向流動。它是由兩種半導(dǎo)體材料結(jié)合后所形成的PN結(jié)構(gòu)成的。高亮度LED與標(biāo)準(zhǔn)LED的差別在于它們的輸出功率。傳統(tǒng)LED的輸出功率一般都限定在50毫瓦以內(nèi)，而高亮度LED可達(dá)1-5瓦。

　　圖1顯示了HI-LED內(nèi)部電壓與電流的典型關(guān)系。在正向電壓 (VF)超出內(nèi)部門檻電壓前，HI-LED上幾乎沒有正向電流(IF)流過。如果VF進(jìn)一步升高，曲線將以線性斜率突然快速上升，形成一個形似膝蓋的曲線。

　　LED的輸出亮度與正向電流成正比，因此，如果IF未得到適當(dāng)控制，輸出亮度就可能出現(xiàn)無法接受的變化。另外，如果超過制造商規(guī)定的最大IF限制，還可能嚴(yán)重縮短LED的使用壽命。

　　高亮度LED應(yīng)該由電子驅(qū)動器進(jìn)行控制，這些電子驅(qū)動器的主要功能是構(gòu)成一個恒定的電流源。采用本文后面介紹的技術(shù)，這些電路可以提供發(fā)光度控制，在某些情況下還可以對溫度變化進(jìn)行補(bǔ)償。

　　為確保系統(tǒng)所提供色彩的一致性，HI-LED的制造商建議以恒定的標(biāo)稱電流的脈沖輸出對LED進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)。

 

　　簡單拓?fù)浼捌錂?quán)衡

　　設(shè)計高亮度LED驅(qū)動器面臨的挑戰(zhàn)是構(gòu)造一個控制良好的、可編程的、穩(wěn)定的電流源，而且還有較高的效率。

　　1、使用串聯(lián)電阻器(線性法)

　　調(diào)節(jié)電流的最簡單方式就是加一個串聯(lián)電阻器，如圖2A所示。其優(yōu)點(diǎn)在于成本低、實(shí)施簡單，而且不會由于開關(guān)而產(chǎn)生噪音。不幸的是，這種拓?fù)溆袃蓚€主要缺陷：第一，電阻器上的大量損耗導(dǎo)致系統(tǒng)效率降低;其次，它不能改變發(fā)光度。而且，這種方案需要用穩(wěn)壓源來得到恒定的電流。舉個例子，如果我們假設(shè)VDD是5伏，而LED的VF是3.0伏，那么如果需要產(chǎn)生350毫安的恒定電流，您將需要：R=V/I，此時R=(5V-3.0V)/350mA=5.7Ω。