详细分析对比可调光LED方案

　　LED照明的迅速发展意味着需要大量的IC器件为LED提供电源控制。在现在的节能时代，为了控制LED电流，开关式LED驱动器早已开始取代高能耗的线性器件。从闪光灯到街灯，再到体育场的记分牌，都对这些产品要求精确控制的LED光输出（即光通量）。

　　光通量（单位流明）是光源发出有用功的度量，该性能指标是一个所有波长的能量和专门对应人眼反应的可见光区域的加权函数。LED的光通量与驱动电流的大小成正比。很多情况下，光输出的实时变化都须通过改变LED驱动电流来实现，这就是通常所谓的调光控制。

　　在很多调光应用中颜色的控制同样重要，制造高亮度白光LED通常的方法是在发射蓝光的LED芯片上覆盖一层荧光粉半球涂层。最终的发射光在一定色温下将呈现白光，色温是用来描述光的颜色与黑体曲线上的参考颜色比较后的一个性能指标。LED生产商制定了一个标称的色温来表示白光LED；但实际上它很容易受正向电流、结点温度和产品寿命的影响而改变。大部分彩色LED不含荧光粉，它们不考虑色温，仅发出特定波长的光，但是会受波长偏移的影响。

　　技术背景

　　图1给出的是在补偿拓扑结构下的直流/直流开关式LED驱动器，在这个拓扑结构里，输入电压Vin比输出电压VOUT（LED和RSNS上的电压）更高。能量是通过受控开关（连至图1LM3406内部），二极管D1和电感L1。在输入到输出间处理及传递。通常，能量传递发生在50KHZ到1MHZ的转换频率间，具体取决于实际应用。通过监控流经CS引脚的检测电阻RSNS上的平均电压值，可以控制LED电流。驱动内部转换的占空比会动态变化，通过增加或者减少LED电流调节CS引脚。

　　Fig. 1.开关式LED驱动器

　　开关式LED驱动器调光控制常用的方法有两种：脉宽调制调光（脉宽调制）和模拟调光。两种方法均通过控制流过LED的时间平均电流实现，但是这两种方法的差异众多，除了下文要谈到的功能差异，两种方法各自的优势与问题也已在Table 1.中标出。

　　模拟调光

　　使用开关式驱动器进行模拟调光，是通过调节标称LED电流来实现。理论上，图 1中用LM3406来模拟调光，只需调整RSNS即可实现。但在实际操作中，RSNS的值非常小（小于1Ω），这不利于电阻的功率耗散。没有哪种标准电位计可以提供这么小的可变电阻。相反的，有种更复杂的技术通过使用一个固定检测电阻，就可以直接控制标称LED电流。如图 1所示，可以把运算放大器放在CS引脚和 RSNS之间，用来缓冲和放大检测电压。一个更高的电阻电位计可以放在从输入到输出的反馈回路上，以调节有效传感电压值，从而达到对LED模拟调光的目的。

　　Fig. 2.双线脉宽调制脉宽调制调光应用

　　模拟调光的主要缺点是色温较大，与平均LED电流对应的波长发生偏移。具体取决于实际应用，该问题对有的应用而言很关键，另一些则不然。例如，对一个标准的，低成本的，用荧光粉涂层覆盖的白光LED闪光灯，色温的偏移问题几乎可以忽略。相反，使用RGB（红，绿，蓝）LED的背光显示器，在模拟调光时不允许任何的波长偏移。模拟调光相对简单，成本低廉，这使得它极受某些具体应用领域的喜欢，当然不是所有应用。

　　PMW调光

　　跟模拟调光相反，脉宽调制调光不是通过对标称电流的调节，而是用低于比开关频率的转换控制器的开和关进行调节。它产生了一个调制输出电流，其平均值等于固定的LED标称电流值乘以脉宽调制驱动信号的占空比。脉宽调制调光频率范围从100次/Hz到10次/kHz，该频率必须比人眼感知的速度快，这样就可以避免频闪现象，一般来说，其频率限制在大于或等于200HZ。

　　通过脉宽调制调光，LED电流为零或在标称电流级，这极大地改善了模拟调光时的色移现象，在需要对颜色进行精确控制的应用中，该技术是人们的首选。其缺点是在LED电流的脉宽调制过程中会增加开关的噪音。当然，产生脉宽调制输入信号还会增加成本，产品设计也更为复杂。

　　Fig. 3.平行并联FET 脉宽调制脉宽调制调光应用和产生的波形

如图 3（a）中所示，许多LED驱动器的特点是有一个专门的脉宽调制 调光引脚。这个DIM 引脚可以适应很宽的脉宽调制频率和振幅，允许有一个连接外部逻辑电路的简单接口。DIM功能关闭内部开关，这在保持内部偏置电路运行下，确保不向LED驱动器提供输出，避免了IC重新启动的延迟。延迟时间的最小化令驱动器获得更宽的调光范围。在这种脉宽调制调光执行过程中的最小可获得的占空比受到图3（b）中所示的电感的上升时间和衰减时间（转换率）的限制。通过DIM 引脚进行脉宽调制调光可以应用在从汽车前灯到一般通用射灯等众多