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PWM调光在LED驱动中的设计详解

调光系统

     模拟的调光系统通常可以很简单的来实现。我们可以通过一个控制电压来成比例地改变LED驱动的输出。模拟调光不会引入潜在的电磁兼容/电磁干扰(EMC/EMI)频率。然而,在大多数设计中要使用PWM调光,这是由于LED的一个基本性质:发射光的特性要随着平均驱动电流而偏移。


    对于单色LED来说,其主波长会改变。对白光LED来说,其相关颜色温度(CCT)会改变。对于人眼来说,很难察觉到红、绿或蓝LED中几纳米波长的变化,特别是在光强也在变化的时候。但是白光的颜色温度变化是很容易检测的。

    大多数LED包含一个发射蓝光谱光子的区域,它透过一个磷面提供一个宽幅可见光。低电流的时候,磷光占主导,光趋近于黄色。高电流的时候,LED蓝光占主导,光呈现蓝色,从而达到了一个高CCT。当使用一个以上的白光LED的时候,相邻LED的CCT的不同会很明显也是不希望发生的。同样延伸到光源应用里,混合多个单色LED也会存在同样的问题。当我们使用一个以上的光源的时候,LED中任何的差异都会被察觉到。

    LED生产商在他们的产品电气特性表中特别制定了一个驱动电流,这样就能保证只以这些特定驱动电流来产生的光波长或CCT。用PWM调光保证了LED发出设计者需要的颜色,而光的强度另当别论。这种精细控制在RGB应用中特别重要,以混合不同颜色的光来产生白光。

    从驱动IC的前景来看,模拟调光系统面临着一个严峻的挑战,这就是输出电流精度。几乎每个LED驱动都要用到某种串联电阻来辨别电流。电流辨别电压(VSNS)通过折衷低能耗损失和高信噪比来选定。驱动中的容差、偏移和延迟导致了一个相对固定的误差。要在一个闭环系统中降低输出电流就必须降低VSNS。这样就会反过来降低输出电流的精度,最终,输出电流无法指定、控制或保证。通常来说,相对于模拟调光,PWM调光可以提高精度,线性控制光输出到更低级。

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