數(shù)十年來，不起眼的發(fā)光二極管（led）已經(jīng)在眾多應(yīng)用中得以廣泛采納，設(shè)計(jì)人員對(duì)其設(shè)計(jì)要求非常熟悉，以至于大多數(shù)人都不太會(huì)對(duì)它們進(jìn)行深入的思考。不過，一種新型的大功率led正在崛起，而最新的技術(shù)進(jìn)步已把人們的目光再次聚焦于這一不起眼的發(fā)光二極管身上。

   新一代的1W、3W和5Wled的輸出是標(biāo)準(zhǔn)LED輸出的10～50倍，這使得在利用這些新型LED進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要面臨很多設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，而且選擇合適的單片機(jī)驅(qū)動(dòng)新型LED也不再是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的任務(wù)。

   為了說明更高的驅(qū)動(dòng)電平需求，表1列出了3種不同大功率led的典型驅(qū)動(dòng)電流和電壓。

   驅(qū)動(dòng)器、電壓基準(zhǔn)、電池檢測(cè)和溫度監(jiān)控都有多種選擇，而適當(dāng)?shù)耐庠O(shè)組合又取決于多種因素。

   輸出功率的增加勢(shì)必提高了對(duì)LED的驅(qū)動(dòng)要求。為了得到足夠的亮度，一個(gè)5W的LED要求7V時(shí)驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到0.7A。這比要求1.4VDC時(shí)驅(qū)動(dòng)電流僅要20mA的標(biāo)準(zhǔn)LED要高多了。

   目前，二極管的冷卻是機(jī)械設(shè)計(jì)和電路板布局需要考慮的主要問題。管芯溫度也會(huì)影響器件的輸出亮度，因?yàn)楫?dāng)器件從環(huán)境溫度升到120℃時(shí)，亮度就會(huì)下降多達(dá)35%。LED的管芯溫度也會(huì)影響器件的發(fā)光波長(zhǎng)，在100℃的溫度變化下波長(zhǎng)幾乎可以改變4~9nm。

   為了滿足這些特殊要求，需要某種形式的功率調(diào)節(jié)為新型LED供電并進(jìn)行監(jiān)控。此外，如果LED需要根據(jù)用戶輸入或其他外部輸入閃爍或暗淡下去，它們還需要一個(gè)小型單片機(jī)來控制功率電路。首先需要做的是決定哪一種驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)最合適，然后確定哪一個(gè)單片機(jī)擁有合適的外設(shè)。

線性驅(qū)動(dòng)器

   與任何其他大功率驅(qū)動(dòng)器相比，大功率led驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)具有突出的線性控制和高效特性。如果需要控制LED的亮度，很顯然需要線性化。即使器件不是由電池供電的，由于幾瓦特的功率驅(qū)動(dòng)器涉及潛在高溫，高效性就成為了關(guān)注的焦點(diǎn)。

  大多數(shù)不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要分為兩類 線性式和開關(guān)式。雖然線性式具有簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但開關(guān)式的效率更高。需要評(píng)估線性式驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和若干開關(guān)式驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變體，以決定需要哪些外設(shè)。

   通常，一個(gè)線性灌電流式驅(qū)動(dòng)器由一個(gè)運(yùn)算放大器、一個(gè)功率晶體管和一個(gè)電流感應(yīng)電阻器組成（見圖1）。從圖1中可以看到，線性驅(qū)動(dòng)器需要的外設(shè)最少，是一個(gè)簡(jiǎn)單電路。其僅有的元件就是運(yùn)算放大器、MOSFET和感應(yīng)電阻器。

   線性驅(qū)動(dòng)器的不足之處是效率低下。如果這個(gè)驅(qū)動(dòng)器電路有足夠大的散熱器，那么這就不會(huì)是問題，而可以使用線性驅(qū)動(dòng)器。然而，在大多數(shù)情況下，由于傳輸晶體管的功耗問題，很少會(huì)在這種應(yīng)用中采用線性驅(qū)動(dòng)器。

開關(guān)式電源驅(qū)動(dòng)器

    開關(guān)式電源(SMPS)驅(qū)動(dòng)器旨在通過一個(gè)電感器將能量從電源傳給負(fù)載。通常是用一個(gè)PWM控制信號(hào)對(duì)MOSFET晶體管進(jìn)行導(dǎo)通/關(guān)斷來實(shí)現(xiàn)的。
    通過改變PWM的占空比和電感器的充放電時(shí)間，可以對(duì)輸入電壓與輸出的比率進(jìn)行調(diào)節(jié)。反饋電路可對(duì)輸出電壓進(jìn)行監(jiān)控，并對(duì)充電和放電占空比進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，以保持恒定的輸出電壓。為了滿足LED的電流控制要求，因?yàn)榉答佋词俏ㄒ恍枰M(jìn)行改變的內(nèi)容，所以可以對(duì)LED的電流進(jìn)行微小的更改，而不是更改輸出電壓。

    某些SMPS驅(qū)動(dòng)器的不同變體可能采用不同類型的SMPS驅(qū)動(dòng)器。一個(gè)典型的SMPS驅(qū)動(dòng)器可使用一個(gè)外部輸出電壓可調(diào)的開關(guān)穩(wěn)壓器芯片來建立驅(qū)動(dòng)器電流輸出（見圖2）。

   增加運(yùn)算放大器可將電流感應(yīng)電壓提升到開關(guān)穩(wěn)壓器芯片的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓。不過，由于穩(wěn)壓器芯片的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓是固定的，改變輸出電流的唯一方法是改變電阻器R1和R2的比值。

   另一個(gè)例子使用了一個(gè)可編程開關(guān)式控制器（PSMC）外設(shè)作為PWM開關(guān)控制。這個(gè)外設(shè)類似于一個(gè)獨(dú)立的開關(guān)式電源驅(qū)動(dòng)器，其不同之處是：它是由相連的單片機(jī)控制的，

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