LED驱动设计技巧及应用方案集锦

一段时间。因此，在LED输出实际停止前，还需要额外的时间使输出电容器放电。在LED组中使用串联开关仍可以实现有效调光，但这需要附加的调光 FET以及更复杂的驱动器集成电路和/或增加外部部件。

　　除了调光复杂性以外，升压稳压器还存在其他LED驱动难题。升压稳压器本身无法 保护LED免受负载突降时产生的高线路电压影响。在升压/降压拓扑结构中，降压稳压器可以承受高电压，而不会发生损坏甚至中断正常工作。升压稳压器还易受 到开路（使VO的上升不受约束）和短路（在VO低于VIN时，IO失去控制）影响。最后，由于输出电流是关于升压转换器占空比的函数，因此必须感应电感器 电流和LED电流，这也导致了驱动器的复杂性增加。

　　总结

　　本文探讨了多个汽车电子系统应用示例及相应的开关电源拓扑结构和兼容的美国国家半导体集成电路，其中，很多LED驱动器集成电路都非常适合汽车电子系统设计师进行高效设计。

恒照度自适应调光的LED驱动器设计

　　本文针对传统照明能效低、耗电量大等问题，设计了LED恒照度调光驱动器。系统使用恒流LED控制芯片NCL30160作为LED光源驱动电 路，采用TSL2561光照度传感器采集室内光照度，通过处理器相应算法进行闭环控制，实现室内的恒照度调光。该算法实现了PWM波形平滑变化，避免因 PWM突变造成闪光。同时，系统增加了人体运动控制，实现无人、有人时的不同调光方案，使设计进一步节能和智能化。

　　1 系统简介及工作原理

　 　系统由PIC16F690单片机、 TSL2561光照度传感器、LED光源和LED驱动电路4部分组成。由于LED的亮度与工作电流成正比，故调节工作电流即可调节LED的发光亮度。目前 主要有调节正向电流和脉冲调制调光两种调光方法。由于脉宽调制调光具有不会产生任何色彩偏移、调光精度高、结合数字技术调光、调光范围宽、不闪烁等优点， 故本文选用脉冲调制调光。

　　系统主要由TSL2561采集光照度反馈给PIC16F690处理芯片，经过PIC16F690进行相应的算法处理，输出随光照度规律变化的PWM波形，经过带有PWM接口的驱动电路驱动LED灯从而实现调光。系统框图如图1所示。

　　图1 恒照度调光的LED驱动器系统框图

　　同时，在本系统中加入了人体运动控制以及按键控制，能够检测人体运动，实现在无人时自动关闭LED灯，进一步减少电能浪费;按键能够调节PWM波形的频率以及设定环境最大光照度，使系统更为人性化。

　　1.1 PIC16F690单片机

　　PIC16F690单片机具有高性能的RISC CPU、低功耗以及丰富的外设资源，能够满足本系统的硬件资源需求。由于该款单片机资源丰富，既满足系统需求，又不十分浪费资源，故降低了控制器成本。

　　1.2 TSL2561光照度传感器

　　TSL2561是TAOS公司推出的一种高速、低功耗、宽量程、可编程灵活配置的光强度数字转换芯片。该芯片的应用能够提供最好的显示亮度并降低电源功耗。TSL2561具有以下几个特点：

　　①可编程配置许可的光强度上下阈值，当检测光照度超过阈值时能产生中断信号;

　　②数字输出符合标准的SMBus和I2C总线协议;

　　③可编程控制模拟增益和数字输出时间;

　　④超小封装和超低功耗;

　　⑤自动抑制50 Hz/60 Hz的光照波动。

　 　TSL2561 的内部结构如图2所示。其内部有两个光敏二极管通道，即通道0和通道1，其中通道0对可见光和红外线都敏感，通道1仅对红外线敏感。流过光敏二极管的电流 经过积分式A/D转换器转换为数字量，转换完后将数字量存入芯片内部的寄存器中。积分式A/D转换器将在一个积分周期完成后自动进行积分转换过程。 TSL2561可以通过对其内部16个寄存器设定来控制，该16个寄存器可通过标准的SMBus或者I2C总线协议访问。

　　图2 TSL2561的内部结构

　　2 硬件设计

　　2.1 控制电路设计

　　控制电路主要由PIC16F690的最小系统组成，包括复位电路、输入按键电路、下载调试电路、供电电路、晶振电路以及相应的信号输入/输出接口。

　　由于本系统的研究重点在于调光算法，且系统属于小功率，故供电电路采用简单实用的阻容电路。芯片供电电压为3.3 V，采用ASM1117稳压芯片。

　　下载调试电路根据微芯公司提供的资料，采用微芯集成仿真器ICD3，接口电路根据官方资料设计。复位电路以及晶振电路按照常用电路设计。总体硬件框图如图3所示。

　　图3 总体硬件框图

　　2.2 驱动电路设计

图 4为基于恒流LED控制芯片NCL30160的LED驱动电路。NCL30160是安森美半导体推出的一款NFET迟滞降压、恒流LED驱动器。它将电流 提升到了1.5 A，是新一代高能效的解决方案，损耗非常低，体积很小，可最大限度地减少空间和成本