如何利用LT3965准确的提供0至256种RGBW色彩和亮度控制

RGB (红、绿和蓝光) LED 组用于需要高效率、明亮输出的投影、建筑、显示、舞台和汽车照明系统。为了让 RGB LED 产生可预测的色彩，每个组件 LED (红、绿和蓝光) 都需要单独、准确的调光控制。高端系统可使用光反馈环路，以使微控制器能够调节 LED 组的色彩准确度。给 RGB LED 增加一个白光 LED 以产生一个 RGBW LED 组，可扩展彩色系统中可用的色彩、饱和度和亮度值。每个 RGBW LED 都需要对 4 个组件 LED 准确调光。两个 RGBW LED 组需要 8 个 "通道"。

对 RGBW LED 组进行驱动和调光的一种方式是使用 4 个单独的 LED 驱动器，每种色彩 (红、绿、蓝和白) 各一个。在这样的系统中，每个单独的 LED 或 LED 串的电流或 PWM 调光是由单独的驱动器和控制信号驱动的。然而，在这种解决方案中，随着 RGBW LED 组数量的增加，LED 驱动器的数量迅速增加。任何有大量 RGBW LED 组的照明系统都需要大量驱动器，并需要同步用于这些驱动器的大量控制信号。

一种简单得多 (也更简洁) 的方法是，用单个驱动器 / 转换器以固定电流驱动所有 LED 组，同时用一个并联功率 MOSFET 矩阵对各个 LED 进行 PWM 调光，以实现亮度控制。此外，用单条通信总线控制 LED 的调光矩阵使得 RGBW 混色 LED 系统相对容易产生。

LT3965 矩阵式 LED 调光器实现了这样的设计，如图 1 所示。每个 LT3965 8 开关矩阵式调光器都正好可与两个 RGBW LED 组配对使用，从而允许以 1/256 PWM 步进、在零至 100% 亮度之间单独控制每个 LED (红、绿、蓝和白) 的亮度。两线 I²C 串行命令提供色彩和亮度控制。提供给 LT3965 的 I²C 串行数据决定所有 8 个 LED 的亮度状态，并可在故障状态下检查开路和短路的 LED。

图 1：LT3965 矩阵式 LED 调光器与 LT3952 升压-降压型 LED 驱动器一起，单独控制两个 500mA RGBW LED 组的色彩，以串行控制方式控制色彩和图案

采用 LT3952 升压-降压型 LED 驱动器的矩阵式 LED 混色器

矩阵式调光器需要合适的 LED 驱动器从各种输入给 8 个 LED 组成的 LED 串供电，这些输入包括：标准12V ±10%、9V至16V (汽车) 或 6V至8.4V (锂离子)。一个这类解决方案是 LT3952 升压-降压型 LED 驱动器，该驱动器提高和降低输入至 LED 的电压，同时提供低纹波输入和输出电流。在其浮置输出拓扑中，用很小的输出电容器或不用输出电容器，该驱动器就能够在以 PWM 调光方式单独接通和断开 LED 时，快速响应 LED 电压的变化。

图 2：RGBW 500mA LED 电流由 LT3965 矩阵式调光器进行 PWM 调光和调相，以产生各种色彩和图案。LT3952 升压-降压型转换器 / LED 驱动器在对单独的 LED 进行 PWM 调光时，非常容易跟上LED 电压的快速变化。

图 1 所示 LT3952 500mA 升压-降压型 LED 驱动器与 LT3965 8 开关矩阵式 LED 调光器和两个 RGBW 500mA LED 组配合使用。这种新型拓扑能够在 0 至 8 个串联 LED的整个范围内平滑运行，这时电压范围为 0V 至 25V。瞬时串联 LED 电压在变化，大小取决于在任意给定瞬间，矩阵式调光器启动了哪些 LED 以及多少 LED。这个转换器 / 拓扑的 60V OUT 电压 (V_IN 和 V_LED 之和) 以及转换器的占空比是在 6V 至 20V 的整个输入范围内以及 500mA 时 0V 至 25V 的输出电压 (LED 串联电压) 范围内规定的。

这种升压-降压型浮置输出拓扑使用 LT3965 矩阵式调光器能够很好地运行。这款矩阵式调光器通过用并联功率 MOSFET 对 LED 电流分流来控制 LED 亮度。这些 LED 不需要连接至地。只要 LT3965 的 V_IN 引脚连至 SKYHOOK (其电压至少比 LED+ 高 7.1V)，所有并联 MOSFET 就都正常运行。SKYHOOK 可以用一个由开关转换器构成的充电泵提供，或者可以用一个稳定电源供电。采用 3mm x 2mm DFN 封装的纤巧 LT8330 升压型转换器是个很好的选择以产生 SKYHOOK。

一种可选的外部时钟器件可用来将系统同步至 350kHz，这适合汽车环境，效率相对较高，允许使用紧凑型组件。尽管这种系统也可以在 2MHz (高于 AM 波段) 运行，但是当所有 LED 都通过矩阵式调光器短路且 LED 串电压降至 330mΩ • 500mA • 8 = 1.3V 时，350kHz (低于 AM 波段) 使这款升压-降压型转换器无需采用脉冲跳跃模式就能够稳定。这个频率也支持高调光比，而且没有可见 LED 闪烁。

既然每个 RGBW LED