中心議題：

• 討論一種混合信號實現LED降壓升壓驅動電路

解決方案：

• 利用LED降壓升壓驅動電路
• 利用軟件實現方案

針對照明應用的大功率LED要采用恒流源驅動，一些標準驅動電流常常用在不同LED生產商的產品中，其中，350mA和700 mA最為常見。根據串聯結的類型和數量，LED兩端的正向壓降可能不同。許多生產廠商的大功率LED產品都在單個模塊中集成了多個結。

開關電源(SMPS)為LED驅動提供了效率更高的解決方案

，它可以將輸入電壓升/降至適當的電平，從而提供所需要的LED電流。係統輸入電壓範圍以及所需要的LED正向壓降決定了對SMPS拓撲結構的選擇。

降壓-升壓轉換器

當供電電壓高於或低於需要的輸出電壓時，使用降壓-升壓轉換器結構。對於電池應用來說，降壓-升壓轉換器非常有用。降壓-升壓結構還稱為反激式(fly-back)變壓器或逆變穩壓器。

降壓-升壓轉換器可按圖1的方式實現。這種實現方案的優點是可使用簡單的低端MOSFET驅動器電路，它的拓撲結構將產生相對於輸入電壓軌的正電壓
，這一降壓-升壓實現方案的缺點是負載並未以電路地為基準。　圖2顯示了LED驅動電路的簡單設計方案，其中采用了一片混合信號高電壓8位單片機


，如PIC16HV785。 該電路的輸出相對於電池電壓
，而非地電位。逆變器的輸出連接到LED的陽極，產生的電壓值高於輸入電壓。PIC16HV785混合信號單片機集成了一個8位單片機內核和多個片上模擬外設
，包括： 一個高速雙相位PWM電路

，對於開關電源的電流模式控製非常適合。

lianggepianshangyunfang，keyongyufangdadianliujiancedianzuliangduandedianya。zheyangkeyicaiyongjixiaozuzhidejiancedianzu，congerkeyijiangdidianlusunhaobingtigaodianludezongxiaolv。

一個高電壓分流穩壓器
，在輸入電壓更高時也不需要外部5V穩壓器。

一個數字捕捉
、比較和PWM(CCP)模塊。

兩個模擬比較器。

一個10位A/D轉換器。

內部時鍾電路，工作頻率8MHz。

一個內部精確電壓參考源
，不需要昂貴的外部器件。

一個可編程欠壓複位(BOR)電路。

運放和比較器的所有引腳都可以通過外部訪問，因此可以實現任意電路配置。
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電流檢測電路

電流檢測運放連接成差分放大器
，以精確測量電流、檢測電阻兩端的電壓。為簡化電路要求，在電源返回路徑上進行電流測量。R1、R2和C1構(gou)成(cheng)一(yi)個(ge)低(di)通(tong)濾(lv)波(bo)器(qi)，用(yong)來(lai)降(jiang)低(di)可(ke)能(neng)存(cun)在(zai)的(de)開(kai)關(guan)噪(zao)聲(sheng)。為(wei)避(bi)免(mian)影(ying)響(xiang)控(kong)製(zhi)環(huan)的(de)響(xiang)應(ying)
，該(gai)濾(lv)波(bo)器(qi)的(de)截(jie)止(zhi)頻(pin)率(lv)必(bi)須(xu)大(da)於(yu)電(dian)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)器(qi)的(de)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)。

穩流電路

穩定LED電流流量的電路由雙相位PWM模塊、內部比較器和一個參考電壓源構成。雙相位PWM模塊是按置位/複位原理工作的“模擬”式PWM模塊。首先
，從係統時鍾產生的一個時鍾信號用來周期性地開啟PWM輸出。PWM時鍾信號確定基本的PWM頻率。然後，當達到指定的參考電平時，來自一個片上比較器的複位信號會關斷PWM輸出。 放大後的電流信號內部連接到PIC16HV785中比較器1的正輸入端。PWM模塊使用PIC16HV785 器件中的捕捉比較外設(CCP1)來產生比較器所需要的參考電壓。采用PWM可以更精細地控製比較器參考電壓。利用RC濾波器對PWM信號進行濾波，從而獲得一個模擬電壓並將它輸送給比較器的負輸入端。

軟件實現方案

這一應用的軟件部分非常簡單，因為LED電流控製功能是采用模擬方式完成的。一旦所有外設被設為使能，並且正確設置了電流參考值
，那麼不需要軟件幹預
，LED就會持續發光。

然後
，應用程序代碼可以測量供電電壓(利用片上集成的10位A/D轉換器)和供電電流
，從而保證驅動LED工作在恒定功率模式。隨著電池輸入電壓的變化，D/A電路(采用CCP外設實現)將產生新的參考電壓值進行補償。

設置LED亮度

由(you)於(yu)單(dan)片(pian)機(ji)內(nei)核(he)在(zai)穩(wen)定(ding)功(gong)率(lv)方(fang)麵(mian)僅(jin)需(xu)要(yao)花(hua)費(fei)很(hen)小(xiao)一(yi)部(bu)分(fen)時(shi)間(jian)

，因(yin)此(ci)更(geng)多(duo)的(de)時(shi)間(jian)可(ke)用(yong)於(yu)用(yong)戶(hu)界(jie)麵(mian)以(yi)及(ji)提(ti)供(gong)更(geng)多(duo)功(gong)能(neng)，如(ru)電(dian)池(chi)狀(zhuang)態(tai)監(jian)控(kong)和(he)亮(liang)度(du)控(kong)製(zhi)。利(li)用(yong)這(zhe)一(yi)電(dian)路(lu)及(ji)軟(ruan)件(jian)調(tiao)整(zheng)LED亮度有兩種方法。其中一種技術基於LED亮度隨驅動電流而變化的原理，事實上
，利用這種方法可以實現近似線性的LED亮度控製。然而改變電流實現調光並非控製LED亮度的最高效方法
，隻有在生產商指定的最大驅動電流水平下，LED才能夠達到最高的發光效率。

可利用一個低頻PWM信號來調製LED驅動電流。采用這種方法
，電流並未減小，即在點亮時
，LED始終通過最大電流。但PWM信號的占空比設定了LED點亮的平均時間。PWM頻率要選擇得足夠高，以使LED電流的開關速率足夠快，從而使人眼感受不到光在閃爍;同時
，PWM頻率也要足夠低，這樣穩流電路在PWM導通時間內就有足夠的時間穩定。如果這些條件都能夠滿足，那麼人眼會對一段時間內的LED的光輸出進行平均。PWM調光信號的頻率通常在 60Hz 到 1000Hz之間。

總結

PIC16HV785幾乎包含了實現大功率LED驅動電路所需要的元器件。根據輸入電壓範圍，可以方便地配備成升壓或降壓-升壓工作模式。這一應用僅使用了單片機RAM和閃存的一小部分，為其他用戶應用程序代碼留下了足夠的空間。實際上，PIC16HV785單片機中還有足夠的未用外設，可用來實現其它LED驅動器、電池充電器或開關電路。