LED調(diào)光引擎：基于8位MCU的開關(guān)模式可調(diào)光LED驅(qū)動器解決方案

本文來自電子發(fā)燒友八月主題月技術(shù)供稿，轉(zhuǎn)載請注明出處，作者Microchip Technology Inc.8位單片機產(chǎn)品部主任應(yīng)用工程師Mark Pallones

開關(guān)模式可調(diào)光LED驅(qū)動器憑借其高效性以及對LED電流的精確控制而聞名。這類LED驅(qū)動器還可以提供調(diào)光功能，使得最終用戶在營造奇幻燈光效果的同時有效降低自身功耗?；?位單片機（MCU）的解決方案可針對此類應(yīng)用提供必要的模塊，從而實現(xiàn)通信、定制和智能控制功能。此外集成的獨立于內(nèi)核的外設(shè)，與純模擬或ASIC實現(xiàn)相比可顯著提升靈活性，擴展照明產(chǎn)品功能的同時塑造產(chǎn)品差異化，從而實現(xiàn)創(chuàng)新。這類智能照明解決方案具備故障預測和維護、能量監(jiān)測，色溫維持以及遠程通信和控制等功能，功能之豐富不勝枚舉，并且將因此而倍受青睞。

雖然LED驅(qū)動器與先前的照明解決方案相比具備諸多優(yōu)勢，但其實現(xiàn)過程中也會面臨許多挑戰(zhàn)。但您不必擔心，閱讀完本文章后，您將會了解如何使用8位MCU來輕松應(yīng)對這些設(shè)計挑戰(zhàn)，從而打造出高性能的開關(guān)模式LED驅(qū)動解決方案，功能之豐富令傳統(tǒng)解決方案只能望其項背。

8位單片機可獨立控制最多四個LED通道，這是大多數(shù)現(xiàn)成LED驅(qū)動器控制器所不具備的一項獨特能力。在圖1中，LED調(diào)光引擎可由單片機中提供的外設(shè)構(gòu)成。這些引擎均具有獨立的封閉通道，極少需要甚至不需要中央處理單元（CPU）干預即可控制開關(guān)模式電源轉(zhuǎn)換器。這樣可以釋放CPU以執(zhí)行其他重要任務(wù)，比如系統(tǒng)中的監(jiān)控功能、通信功能或新增的智能功能。

圖1：通過Microchip的PIC16F1779 8位單片機控制四個LED串的圖示

在圖2中，基于電流模式升壓轉(zhuǎn)換器的LED驅(qū)動器由LED調(diào)光引擎控制。該引擎主要由互補輸出發(fā)生器（COG）、數(shù)字信號調(diào)制器（DSM）、比較器、可編程斜坡發(fā)生器（PRG）、運算放大器（OPA）和脈寬調(diào)制器3（PWM3）等獨立于內(nèi)核的外設(shè)（CIP）組成。這些CIP與固定穩(wěn)壓器（FVR）、數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）和捕捉/比較/PWM（CCP）等其他片上外設(shè)一起組成完整的引擎。COG將高頻開關(guān)脈沖提供給MOSFET Q1，從而將能量和供電電流傳輸給LED串。COG輸出的開關(guān)周期通過CCP和占空比設(shè)置，用于維持LED恒定電流，具體取決于比較器輸出。每當Rsense1兩端的電壓超過PRG模塊的輸出時，比較器就會產(chǎn)生一個輸出脈沖。PRG的輸入源自反饋電路中的OPA輸出，它被配置為斜率補償器，以在占空比大于50％時抵消固有次諧波振蕩的影響。

OPA模塊實現(xiàn)為具有II型補償器配置的誤差放大器（EA）。FVR用作DAC輸入，根據(jù)LED恒定電流規(guī)范為OPA同相輸入提供參考電壓。