PWM調(diào)光知識(shí)介紹

在手機(jī)及其他消費(fèi)類電子產(chǎn)品中，白光LED越來越多地被使用作為顯示屏的背光源。近來，許多產(chǎn)品設(shè)計(jì)者希望白光LED的光亮度在不同的應(yīng)用場(chǎng)合能夠作相應(yīng)的變化。這就意味著，白光LED的驅(qū)動(dòng)器應(yīng)能夠支持LED光亮度的調(diào)節(jié)功能。目前調(diào)光技術(shù)主要有三種：PWM調(diào)光、模擬調(diào)光、以及數(shù)字調(diào)光。市場(chǎng)上很多驅(qū)動(dòng)器都能夠支持其中的一種或多種調(diào)光技術(shù)。本文將介紹這三種調(diào)光技術(shù)的各自特點(diǎn)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)者可以根據(jù)具體的要求選擇相應(yīng)的技術(shù)。

PWM Dimming (脈寬調(diào)制) 調(diào)光方式——這是一種利用簡單的數(shù)字脈沖，反復(fù)開關(guān)白光LED驅(qū)動(dòng)器的調(diào)光技術(shù)。應(yīng)用者的系統(tǒng)只需要提供寬、窄不同的數(shù)字式脈沖，即可簡單地實(shí)現(xiàn)改變輸出電流，從而調(diào)節(jié)白光LED的亮度。PWM 調(diào)光的優(yōu)點(diǎn)在于能夠提供高質(zhì)量的白光，以及應(yīng)用簡單，效率高!例如在手機(jī)的系統(tǒng)中，利用一個(gè)專用PWM接口可以簡單的產(chǎn)生任意占空比的脈沖信號(hào)，該信號(hào)通過一個(gè)電阻，連接到驅(qū)動(dòng)器的EN接口。多數(shù)廠商的驅(qū)動(dòng)器都支持PWM調(diào)光。

但是，PWM 調(diào)光有其劣勢(shì)。主要反映在：PWM調(diào)光很容易使得白光LED的驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生人耳聽得見的噪聲(audible noise，或者microphonic noise)。這個(gè)噪聲是如何產(chǎn)生?通常白光LED驅(qū)動(dòng)器都屬于開關(guān)電源器件(buck、boost 、charge pump等)，其開關(guān)頻率都在1MHz左右，因此在驅(qū)動(dòng)器的典型應(yīng)用中是不會(huì)產(chǎn)生人耳聽得見的噪聲。但是當(dāng)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行PWM調(diào)光的時(shí)候，如果PWM信號(hào)的頻率正好落在200Hz到20kHz之間，白光LED驅(qū)動(dòng)器周圍的電感和輸出電容就會(huì)產(chǎn)生人耳聽得見的噪聲。所以設(shè)計(jì)時(shí)要避免使用20kHz以下低頻段。

我們都知道，一個(gè)低頻的開關(guān)信號(hào)作用于普通的繞線電感(wire winding coil)，會(huì)使得電感中的線圈之間互相產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，該機(jī)械振動(dòng)的頻率正好落在上述頻率，電感發(fā)出的噪音就能夠被人耳聽見。電感產(chǎn)生了一部分噪聲，另一部分來自輸出電容。現(xiàn)在越來越多的手機(jī)設(shè)計(jì)者采用陶瓷電容作為驅(qū)動(dòng)器的輸出電容。陶瓷電容具有壓電特性，這就意味著：當(dāng)一個(gè)低頻電壓紋波信號(hào)作用于輸出電容，電容就會(huì)發(fā)出吱吱的蜂鳴聲。當(dāng)PWM信號(hào)為低時(shí)，白光LED驅(qū)動(dòng)器停止工作，輸出電容通過白光LED和下端的電阻進(jìn)行放電。因此在PWM調(diào)光時(shí)，輸出電容不可避免的產(chǎn)生很大的紋波?？傊?，為了避免PWM調(diào)光時(shí)可聽得見的噪聲，白光LED驅(qū)動(dòng)器應(yīng)該能夠提供超出人耳可聽見范圍的調(diào)光頻率!

相對(duì)于PWM調(diào)光，如果能夠改變RS的電阻值，同樣能夠改變流過白光LED的電流，從而變化LED的光亮度。我們稱這種技術(shù)為模擬調(diào)光。

模擬調(diào)光最大的優(yōu)勢(shì)是它避免了由于調(diào)光時(shí)所產(chǎn)生的噪聲。在采用模擬調(diào)光的技術(shù)時(shí)，LED的正向?qū)▔航禃?huì)隨著LED電流的減小而降低，使得白光LED的能耗也有所降低。但是區(qū)別于PWM調(diào)光技術(shù)，在模擬調(diào)光時(shí)白光LED驅(qū)動(dòng)器始終處于工作模式，并且驅(qū)動(dòng)器的電能轉(zhuǎn)換效率隨著輸出電流減小而急速下降。所以，采用模擬調(diào)光技術(shù)往往會(huì)增大整個(gè)系統(tǒng)的能耗。模擬調(diào)光技術(shù)還有個(gè)缺點(diǎn)在于發(fā)光質(zhì)量。由于它直接改變白光LED的電流，使得白光LED的白光質(zhì)量也發(fā)生了變化!

除了PWM調(diào)光，模擬調(diào)光，目前有些產(chǎn)商的驅(qū)動(dòng)器支持?jǐn)?shù)字調(diào)光。具備數(shù)字調(diào)光技術(shù)的白光LED驅(qū)動(dòng)器會(huì)有相應(yīng)的數(shù)字接口。該數(shù)字接口可以是SMB、I2C、或者是單線式數(shù)字接口。系統(tǒng)設(shè)計(jì)者只要根據(jù)具體的通信協(xié)議，給驅(qū)動(dòng)器一串?dāng)?shù)字信號(hào)，就可以使得白光LED的光亮發(fā)生變化。

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