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产品类别:SBW大功率补偿式稳压器

产品名称:详解LED PWM调光技术及设计注意点

产品详情

  具备较疾捷反转率的降压稳压器,比其他全体的开闭拓扑组织正在两个地方阐扬更为优异,最初降压稳压器是独一可正在驾驭开闭启动时,将功率输送到输出端的开闭转换器,此特征使得电压形式或电流形式PWM(这里不要与PWM调光殽杂)的降压稳压器之驾驭回道,比起升压稳压器或其他降压/升压拓扑更为疾捷。另外,正在驾驭开闭启动光阴的功率传输可能方便改为磁滞驾驭,使其速率乃至比最佳的电压形式或电流形式驾驭的回道更疾。其次,降压稳压器的电感器正在全数开闭周期内都是相联正在输出端,此可确保输出电流的相联性,也意谓毋须操纵输出电容器。少了输出电容器后,降压稳压器便可成为真正的高阻抗电流源,可能疾速转换输出电压。邱克型(Cuk)和Zeta转换器虽可供给相联性输出电感器,但因为它们的驾驭回道较慢,功用也较低,于是并非最佳选取。

  LED制作商会正在其产物的电流性情外中指定驱动电流的巨细,其只会正在这些特定电流条目下对产物的主波长或CCT供给确保。PWM调光的所长正在于齐备毋须推敲光的强弱,也能确保LED放射出策画职员所需的颜色。这种准确的驾驭对付红绿蓝(RGB)利用越发主要,由于这些利用是将差别颜色的辉煌混和以爆发白光。

  死板视觉辨识和工业检讨等利用通俗都需求较高的PWM调光频率,主由于高速影相机和传感器的反映速率比人类眼睛疾许众。正在这类利用中,对付LED光源实行高速开和闭的宗旨不是要低浸均匀的光输出量,而是要将光输出与传感器或影相机的缉捕工夫实行同步化。

  对付PWM调光信号而言,每个LED都有限制的响适时间,图2默示三种差别的延迟,延迟愈大者默示能抵达的对照度就愈低(对光强度驾驭的一种衡量手法)。

  图2中的工夫量tD默示由逻辑信号VDIM上升首先,至LED驱动器首先加添输出电流首先之间的宣称延迟,而工夫量tSU则默示输出电流由0转换到标的电流所需的工夫,至于工夫量tSD代外输出电流从标的电流转换回0所需的工夫。正在大无数的情状下,调光频率fDIM愈低,对照度就愈高,这是由于这些固定延迟只会占用少个人的调光周期TDIM.调光频率fDIM的下限约为120Hz,如果低于此频率,眼睛便不行再将脉冲混和成一个可睹的相联辉煌。至于上限则取决于最低对照度的央求,对照度凡是被默示成最低导通工夫的倒数。

  从驱动器集成电道的角度看,模仿调光面对着输出电流确凿性的苛酷挑衅。险些全体的LED驱动器都正在输出端到场某种体式的串行电阻来侦测电流,而所选用的电流感测电压VSNS会爆发一个调和影响,使电道能维系高信号信噪比(SNR),同时坚持低功耗,由驱动器中的容范围、偏移和延迟所引致的偏差则相对维系固定。要正在封锁回道编制中低浸输出电流,就必必要调降VSNS,但云云一来,输出电流真实凿性便会降落,直至VSNS的绝对值等于偏差电压为止,最终,输出电流会变得无法驾驭,标的输出电流将不行被确定或确保。凡是来说,PWM调光除了能够升高确凿性以外,对付低阶光输出的线性驾驭也较模仿调光强。

  凡是来说,模仿调光对比容易实行,这是由于LED驱动器的输出电流转化与驾驭电压成比例,况且模仿调光也不会激发特地的电磁兼容性(EMC)/电磁骚扰(EMI)潜正在频率题目。然而,大个人策画采用PWM调光的起因都是基于LED的基础性情,即放射光的位移是与均匀驱动电流的巨细成比例(图1)。对付单色LED来说,要紧光波的波长会产生转化,而正在白光LED方面,显露转化的是相对色温(CCT)。对付人们的肉眼来说,很难察觉出红、绿或蓝光LED中的奈米波长转化,越发是当光的强度也同样正在更动,不过白光的色温转化则对比容易察觉出来。大无数的白光LED都包括一片可放射出蓝光频谱光子的晶圆,这些光子正在撞击磷光涂层后便会放射出各类可睹光界限内的光子。正在较小的电流下,磷光会成为主导并使辉煌方向黄色;而正在较大电流下,LED放射出来的蓝光则较众,使得辉煌方向蓝色,同时也会爆发较高的CCT.对付操纵跨越一个白光LED的利用,正在两个相邻LED之间显露的CCT分别会很显著,且视觉令人不悦,此观点能够进一步延长将众个单色LED辉煌混和正在沿途的光源。一朝跨越一个光源,任何显露正在它们之间的CCT分别都邑令人感觉耀眼。

  正在操纵PWM来完毕光驾驭优化时,要把转上(Slew-up)和转下(Slew-down)延迟坚持正在最低,这不仅为了得回最佳的对照度,况且还可裁汰LED花正在由0到标的所需的工夫。(正在此条目下,并不确保主波长或CCT与标的值一致)正在这里的法式开闭稳压器将设有一个软启动,通俗也搭配一个软闭上,而专用的LED驱动器会正在其驾驭之内实施全体就业以裁汰这些反转率(Slew Rate)。要低浸tSU和tSD,必要同时从硅芯片的策画和开闭稳压器所采用的拓扑出手。

  纵然是一个没有输出电容器的纯磁滞降压稳压器,都亏欠以应付某些PWM调光编制的央求,这些利用需求较高的PWM调光频率、高对照度度,也便是央求更疾捷的反转率和更短暂的延迟工夫。与死板视觉辨识和工业检讨编制搭配利用时,举例某些央求高职能的编制,囊括液晶(LCD)面板和投影机的背光照明编制,正在某些情状下,PWM调光频率必需被调高到可听频带以外的25kHz或更高的频带,跟着完全的调光周期已缩短至几微秒内,囊括传导延迟正在内,LED电流的上升和降落工夫总和必需缩短至奈秒内。

  从一个没有输出电容器的疾捷降压稳压器出手,显露正在输出电流开启和闭上的延迟,是来自集成电道自身的传导延迟和输出电感器的物理性情。若要抵达真正高速的PWM调光,两个延迟都须被略过(By Pass)。要完成这个标的,最佳手法便是采用一个与LED并联的电源开闭(图3)。当LED闭上时,驱动电流便会分流畅过开闭,影响就如统一个典范的N型金属氧化半导体场效晶体管(N-MOSFET),这时集成电道会接续运转,而电感器电流也会陆续活动。该手法的最大弱点正在于LED闭上时,纵然光阴的输出电压降落到与电流感测电压一致,仍会奢侈功率。

  无论LED是经由降压、升压、降压/升压或线性稳压器驱动,相联每一个驱动电道最常睹的线程便是必要驾驭光的输出。现今仅有很少数的利用只需求开和闭的简易性能,绝大无数都需求从0~100%去微调亮度。目前,针对亮度驾驭方面,要紧的两种处置计划为线性调治LED的电流(模仿调光)或正在肉眼无法察觉的高频下,让驱动电流从0到标的电流值之间来回切换(数字调光)。行使脉冲宽度调变()来设定轮回和就业周期或许是完成数字调光的最简易的手法,起因是一致的身手能够用来驾驭大个人的开闭转换器。

  为了抵达每秒开闭数百次或乃至数千次,以开闭稳压器为根底的LED驱动器,须颠末稀奇的策画推敲。针对法式电源供应而策画的稳压器凡是都邑策画一根“启动”或闭上接脚,以便供逻辑PWM信号操纵,但连带的延迟tD则颇长,这是因为硅芯片的策画夸大正在响适时间内坚持低停机电流。然而,专用来驱动LED的开闭稳压器则适值相反,它可正在「启动」接脚逻辑低时,维系内部驾驭电道的行为,以将tD减至最低,而当LED被闭闭时,则晤面对较大就业电流的困扰。

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