所有這些係統都存在的一個挑戰，即產生非常高的電流和短時間（微秒）LED相機閃光波形，這些波形可能散開在較長時間內，例如100 ms到1 s以上。產生間隔較長時間的短時LED閃光方波並非易事。當LED（或LED串）的驅動電流上升到1 A以上，並且LED開啟時間縮短到幾微秒時，挑戰難度進一步加大。許多具有高速PWM能力的LED驅動器可能無法有效處理較長關斷時間和短時間的高電流，而又不降低適當處理高速圖像所需的方波質量。

 

 

幸運的是，LT3932高速LED驅動器可為高達2 A的LED串提供機器視覺相機閃光燈，關斷時間可以長達1秒


、1小時
、1天或更長時間。LT3932的特殊相機閃光燈功能允許其保持輸出電容和控製環路充電狀態，哪怕是在長關斷時間內。對輸出和控製環路電容的狀態進行采樣後
，LT3932繼續在長關斷期間對這些元件進行涓流充電，以補償通常都會有的漏電流，而這是其他LED驅動器未予考慮的。

 

LT3932的專有閃光技術可以擴展，驅動器可以並聯以提供更高的LED閃光電流。所需的閃光形狀和完整性保持不變。圖1顯示了並聯兩個驅動器以支持3 A相機閃光燈是多麼容易，高達4 A的設計也是可行的。

 

圖1. 相對於標準PWM調光頻率
，並聯LT3932 1.5 A LED驅動器產生具有長關斷時間的3 A機器視覺LED脈衝
 

機器視覺係統的LED閃光燈要求遠遠高於標準PWM調光驅動器所能達到的要求。也就是說，大多數高端LED驅動器設計用於在至少100 Hz的PWM頻率下提供PWM調光亮度控製。這是因為，若頻率較低，哪怕LED波形是方形且可重複的，人眼看到的也是令人討厭的閃爍或頻閃。在100 Hz時，理論最大關斷時間約為10 ms。

 

在10 ms關斷時間內，如果設計正確
，LED驅動器會損失極少輸出電容電荷
，使其在大約相同的狀態下啟動控製環路，從而結束最後一個PWM導通脈衝。電感電流和下一個LED PWM導通脈衝的快速響應和斜坡上升可以很快且可重複
，並且啟動時間極短。較長關斷時間（頻率低於100 Hz時）可能會導致輸出電容因漏電而損失電荷，從而使LED重新開啟時無法快速響應。

 

 

LED驅動器充當電流源，調節通過發光二極管發出的電流。電流僅沿單一方向流向輸出，因此可將多個LED驅(qu)動(dong)器(qi)並(bing)聯(lian)起(qi)來(lai)，其(qi)電(dian)流(liu)彙(hui)總(zong)後(hou)通(tong)過(guo)負(fu)載(zai)。電(dian)流(liu)源(yuan)不(bu)需(xu)要(yao)防(fang)範(fan)電(dian)流(liu)通(tong)過(guo)一(yi)個(ge)轉(zhuan)換(huan)器(qi)反(fan)向(xiang)流(liu)動(dong)，也(ye)無(wu)需(xu)擔(dan)心(xin)輸(shu)出(chu)不(bu)匹(pi)配(pei)。另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)，電(dian)壓(ya)調(tiao)節(jie)器(qi)本(ben)身(shen)並(bing)不(bu)擅(shan)長(chang)均(jun)流(liu)。如(ru)果(guo)它(ta)們(men)都(dou)試(shi)圖(tu)將(jiang)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)調(tiao)節(jie)到(dao)某(mou)一(yi)點(dian)，並(bing)且(qie)其(qi)反(fan)饋(kui)網(wang)絡(luo)存(cun)在(zai)細(xi)微(wei)差(cha)異(yi)
，則(ze)調(tiao)節(jie)器(qi)可(ke)能(neng)會(hui)吸(xi)收(shou)反(fan)向(xiang)電(dian)流(liu)。

 

LED驅動器會保持其輸出電流不變，無論其他驅動器是否提供額外電流並彙總在輸出負載上。這使得並聯LED驅動器非常簡單。例如，圖1所示兩個並聯LT3932 LED驅動器構成的LED閃光燈係統能以3 A高效驅動4個LED
，10μs短脈在機器視覺係統所定義的較長期間內衝散開來。在PWM導通時間內
，每個LT3932轉換器產生總串電流的一半；在PWM關斷時間內
，轉換器關閉並保存其輸出狀態。關斷時間可短可長，對閃光波形的重複性沒有影響。

 

圖2. 無論PWM關斷時間是多少
，圖1所示並聯LED驅動器的3 A相機閃光波形看起來相同。波形顯示，(a) 10 ms之後和(b) 1 s之後的10μs脈衝是相同的。經過一天或更長的PWM關斷時間之後，LT3932 LED閃光波形看起來也相同。
 

在長關斷期間
，並聯相機閃光燈應用幾乎與單個轉換器一樣簡單。轉換器觀察最後一個PWM導通脈衝結束時的共享輸出電壓，讓輸出電容充電至該狀態並保持，即使在長關斷時間內也如此。

 

每個轉換器將其PWM MOSFET與(yu)共(gong)享(xiang)負(fu)載(zai)斷(duan)開(kai)連(lian)接(jie)

，並(bing)向(xiang)其(qi)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)供(gong)應(ying)電(dian)流(liu)以(yi)補(bu)償(chang)泄(xie)漏(lou)的(de)能(neng)量(liang)，使(shi)該(gai)電(dian)容(rong)充(chong)電(dian)至(zhi)接(jie)近(jin)最(zui)後(hou)電(dian)壓(ya)狀(zhuang)態(tai)並(bing)保(bao)持(chi)。這(zhe)些(xie)電(dian)容(rong)在(zai)長(chang)關(guan)斷(duan)時(shi)間(jian)內(nei)發(fa)生(sheng)的(de)任(ren)何(he)泄(xie)漏(lou)都(dou)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)少(shao)量(liang)維(wei)持(chi)電(dian)流(liu)來(lai)補(bu)償(chang)。當(dang)下(xia)一(yi)個(ge)PWM導通脈衝開始時
，每個轉換器的PWM MOSFET導通，輸出電容以與最後一個脈衝大致相同的狀態啟動
，無論是經過了10 ms還是一整天。

 

圖2(a)和2(b)顯示了LT3932並聯LED驅動器以3 A驅動4個LED
，機器視覺相機脈衝為10μs。無論是10 ms PWM關斷時間(100 Hz)還是1 sPWM關斷時間(1 Hz)，LED脈衝都很陡峭且快速，這對於機器視覺係統是非常理想的。

 

 

並聯LED驅(qu)動(dong)器(qi)不(bu)限(xian)於(yu)兩(liang)個(ge)轉(zhuan)換(huan)器(qi)。三(san)個(ge)或(huo)更(geng)多(duo)轉(zhuan)換(huan)器(qi)也(ye)可(ke)以(yi)並(bing)聯(lian)在(zai)一(yi)起(qi)，產(chan)生(sheng)具(ju)有(you)陡(dou)沿(yan)的(de)更(geng)高(gao)電(dian)流(liu)波(bo)形(xing)。該(gai)係(xi)統(tong)沒(mei)有(you)主(zhu)器(qi)件(jian)或(huo)從(cong)器(qi)件(jian)

，因(yin)此(ci)所(suo)有(you)轉(zhuan)換(huan)器(qi)都(dou)提(ti)供(gong)相(xiang)同(tong)量(liang)的(de)電(dian)流(liu)並(bing)平(ping)均(jun)分(fen)擔(dan)負(fu)載(zai)。建(jian)議(yi)所(suo)有(you)並(bing)聯(lian)LED驅(qu)動(dong)器(qi)轉(zhuan)換(huan)器(qi)共(gong)享(xiang)相(xiang)同(tong)的(de)同(tong)步(bu)時(shi)鍾(zhong)並(bing)保(bao)持(chi)同(tong)相(xiang)。這(zhe)樣(yang)可(ke)確(que)保(bao)所(suo)有(you)轉(zhuan)換(huan)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)紋(wen)波(bo)具(ju)有(you)大(da)致(zhi)相(xiang)同(tong)的(de)相(xiang)位(wei)

，故(gu)而(er)紋(wen)波(bo)電(dian)流(liu)不(bu)會(hui)反(fan)向(xiang)流(liu)動(dong)或(huo)在(zai)不(bu)同(tong)轉(zhuan)換(huan)器(qi)之(zhi)間(jian)流(liu)動(dong)。PWM脈衝波形與2 MHz同步時鍾保持同相很重要。這樣可確保LED閃光波形保持方形且無抖動，從而產生最佳圖像處理結果。

 

LT3932演示電路(DC2286A)設計為通過一個或兩個LED（作為降壓LED驅動器）驅動1 A的LED電流。如圖1所示
，它很容易進行更改和並聯，以實現更高電流、更高電壓或並聯運行。圖4顯示了如何將兩個這樣的電路輕鬆連接在一起
，從24 V輸入以10μs、3 A脈衝驅動4個LED。出於測試目的，脈衝發生器可用於提供同步時鍾信號，如圖4所示。在量產機器視覺係統中，可利用時鍾芯片生成同步時鍾信號和PWM脈衝。如需更高電流脈衝
，可使用相同的並聯方案添加更多演示電路DC2286A轉換器。

 

圖3. 工業傳送帶上的機器視覺例子。檢測係統以多種不同速度移動，但閃光技術必須快速而清晰。

圖4. 兩個DC2286A LT3932演示電路可輕鬆並聯，以創建圖1所示的3 A至4 A機器視覺LED閃光燈應用。
 

 

機器視覺係統可以使用並聯LED驅動器來創建自動圖像處理所需的快速、方形
、高電流波形。通過並聯轉換器
，LT3932 LED驅動器的專有相機閃光燈技術可以擴展到更高的電流。采用並聯LT3932轉換器，即使關斷時間較長，也可以實現3 A和更高的微秒級脈衝。無論LED閃光之間的關斷時間有多長，LED相機閃光波形都能保持方形且無抖動。

推薦閱讀：