照明用LEDPWM调光电路设计.pdfVIP

第 14卷 第 3期 光 学 与 光 电 技 术 Vol_14，No．3 2016年 6月 OPTICS OPTOELECTRONICTECHNOLOGY June，2016 文章编号 ：1672—3392(2016)03—0082—05 照明用LED的PWM调光电路设计 赵 翔 (华中光 电技术研究所一武汉光 电国家实验室，湖北 武汉 430223) 摘要 为构建照明用 LED的PWM调光 电路，设计 了以上位机控制 C8051F021微控制器为核 心器件的 1kHz频率PWM信号发生器和以555定时器为核心器件的手动调节PWM信号发生 器。阐述 了这两种模式的PWM信号产生电路相互切换的方法，考虑 了PWM 信号的逻辑 电平 变换及其驱动缓冲、通讯接 口隔离等实际设计要求。结果表 明在微控制器运行模式下产生的 PWM信号频率误差小于4‰，占空比误差小于0．1‰。本电路 目前 已应用于输入额定 电功率达 450W、含有9个LED串列的某特种照明装置中。 关键词 照明用LED；PWM调光 ；工作模式切换 ；逻辑电平变换与驱动 ；接 口隔离 中图分类号 TN141 文献标识码 A 目前市售的LED驱动芯片大部分都是采用PWM 1 引 言 调光方式的DCDC变换控制器，或者是兼具线性 在 LED特种照明领域，一般对于其颜色和亮 调光功能的PWM 调光控制器 。本文设计 了以上 度有相对严格的要求——在整个环境温度范围内 位机控制 C8051F021微控制器为核心器件 的 1 LED发射波长的波动有限，且 LED的发光强度不 kHz频率PWM信号发生器和以555定时器为核 能显著减小。参考文献Eli、[2]表明，随着结温的 心器件的手动调节PWM信号发生器。 升高，LED发射的峰值波长将出现红移，且处于散 2 PWM信号发生电路 热条件不佳的情形下其在 6000h时光强只有设 计值的一半。为了保持照明用 LED的亮度保持基 对于某种具备PWM调光功能的LED驱动芯 本恒定，根据 LED的电气特性，必须对 LED施 以 片而言，其接收的PwM 信号除了能匹配LED照 恒定 电流而非恒定 电压 。 明产品的亮度需求外，还应结合具体采用的 对于直流 电源供 电的 LED照明，非隔离的 变换器考虑。为了使发光效果在PWM 在最小 占 DCDC变换器是其首选的恒流驱动方式。在这种 空比情况下仍然稳定而不至于出现亮度抖动，一般 驱动方式下，有两种亮度调节方式——线性调光和 的驱动芯片都要求LED最短开通时间至少是开关 PWM调光 。线性调光是对 LED始终施加恒定电 周期的6～8倍。就本电路而言，装置要求的PwM 流，通过改变该 电流的大小来调整 LED的照明亮 调光信号为 1kHz，而驱动 电路采用 的是基于 度 ；PWM 调光则是对 LED施加周期性的电流信 LT3755—2芯片_4]的Boost变换器拓扑，其开关频 号，当这个信号频率大于 100Hz时，人眼已无法看 率达到 500kHz。若取 1O倍保守值，则本 PWM 出其闪烁效应，通过改变该电流信号的占空比即可 调光信号的最短高电平时间为20 s，即最小占空 实现照明的亮度调整 。线性调光的主要缺点是随 比为2 。若要产生的信号不受温度等环境因素 着恒定 电流值的增大，LED特别是 白光 LED会发