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  • 您的位置:写论文网 > 经济学论文 > 国际贸易论文 > 什么是恒流调光 16通道恒流L... 正文 2020-01-15 07:27:25

    什么是恒流调光 16通道恒流LED驱动芯片的PWM调光的技术发展3400字

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    16通道恒流LED驱动芯片的PWM调光的技术发展3400字

    16通道恒流LED驱动芯片的PWM调光的技术发展3400字 1 16通道恒流LED驱动芯片 本文设计的16通道恒流LED驱动芯片的整体框架如图1所示。该芯片工作电压 为3.3~5.5 V,带隙基准电压源提供了1.25 V的基准电压输出,经过分压产生另 外的基准电压用于过温保护和电流调节。PWM灰度调节的功能是通过128 b移位寄 存器、锁存器、计数器以及数据比较器来实现的,通过移位寄存器把串行输入的 数据转换成并行输出的数据,并把数据锁存到16个锁存器中,每个锁存器是由8 b 数据位构成,将这16个数据和计数器的数据进行256次比较,这样就会产生不同 占空比的输出信号,就是所需要的灰度控制数据。将这个输出的控制信号提供给 16路输出端,通过输出端电流的打开和关断,就会实现256级电流灰度调节。外 接电阻从1.83~16.4 kΩ对输出电流可调,每个输出端口提供5~45 mA的恒定电 流,可以控制LED的发光亮度。因此,流过LED的电流实际是输出端电流的最大值 与灰度控制信号的占空比之积。输出级采用高精度电流镜,以确保精确的输出电 流匹配度。输出耐压为20 V,所以每路输出端可串接多个LED。具有25 MHz的高 速数据时钟,以及1.2 MHz内部振荡器(用于PWM)。

    图1 16通道恒流LED驱动芯片整体框架图 2 PWM调光功能的设计 其工作过程为:在同步时钟 CKI 的作用下,外部数据逐一进入移位寄存 器,待 128个时钟后,系统输出一个高电平信号,将移位寄存器中的数据输入到 锁存器,此时,锁存器数据与计数器数据通过8 b灰度数据比较器进行256次数据 比较,从而输出具有一定占空比的灰度数据控制信号。工作流程图如图2所示。

    PWM灰度控制目的是控制 LED 产生不同的灰度,该电路中,产生一个灰度控 制信号,控制流过LED的电流的打开和关断,这个灰度控制信号是由 PWM 计数器 产生的8 b信号与SDI 输入的各通道的灰度数据进行了256次比较,输出具有一定 占空比的灰度控制信号,将这个信号输出到LED的开关控制端,进而实现256级灰 度调节功能。图2 PWM工作流程图 该芯片中每个通道的灰度控制数据为8 b,16通道的恒流输出总共有128 b 控制数据。8 b的灰度数据可以实现28级亮度调节。

    在SDI端口的数据传输过程中,首先读入的是 OUT15通道的最低信号位,最 后读入的是 OUT0 通道的最高信号位。因此,各输出通道的 LED驱动电流占空比 可由式(1)计算得到[8]:
    [DXOUT=L[7]*27+L[6]*26+L[5]*25+L[4]*24+L[3]*23+L[2]*22+L[1]*21+L[0]256 ] (1) 式中[L[x]=]“0”或“1”,是第[N]个通道的灰度数据的第[x]位数据。灰 度数据“0000 0000”产生的输出电流占空比为0,而“1111 1111”产生的输出 电流占空比为[9?10]1。

    本文的PWM调光模块功能由Verilog HDL语言编程实现。

    3 PWM模块功能的验证 本模块的功能仿真由Modelsim完成,测试数据:
    16个通道的仿真结果如图3所示。由图3可以看出,每个通道实际输出的 PWM控制信号的占空比与由式(1)计算应得理论数据完全符合,因此实现了该模 块的PWM调光功能。而且由于每个通道输入数据不同,所以输出具有不同占空比 的开关控制信号,从而使每个通道输出的电流值不同。

    图3 PWM功能仿真结果 图4 16通道PWM控制输出电流的仿真结果 从图4中可以看出,由于每个通道输入的灰度数据不同,因此每个通道输出 电流的占空比也完全不同,它是由每个通道所输入的灰度数据所决定的。以几个 通道的输出结果为例进行说明:通道一的灰度数据为<1111 0000>,因此输出电流的占空比就为[240256,]通道二的灰度数据为<1110 0000>,因此输出电流的 占空比就为[224256,]通道三的灰度数据为<1100 0000>,因此输出电流的占空 比就为[192256,]其他通道的结果依次类推,仿真结果表明该PWM调光模块实现 了在16通道恒流LED驱动芯片中的数字调光功能。

    4 结 语 本文设计了一种应用于多通道恒流LED驱动芯片的PWM调光功能模块,通过 Verilog HDL语言 0 引 言 无论作为何种光源,能够进行调光都是一种很重要的功能。这不仅仅是为了 使人们在家居环境中更加舒适,而且在今天来说,减少不必要的电光线,以进一 步实现节能减排的目的是更加重要的一件事[1]。而且对于LED光源来说,调光也 是比其他荧光灯、节能灯、高压钠灯等更容易实现,所以更应该在各种类型的LED 灯具中加上调光的功能[2]。

    目前对LED进行调光大致有两种方法:一个是利用模拟电路进行调光,这种 方法是线性改变流过LED的电流;
    二是数字调光,即利用PWM控制方法,使用开关 电路来改变流过LED的驱动电流的占空比从而改变流过LED的电流的平均值[3]。

    虽然线性调节的方法比较简单,易于实现,但是它效率较低,并且会引起光 谱由白光向黄光进行色彩的偏移。虽然偏移比较轻微,但是在一些敏感的LED应 用中有可能会被检测出来[4?5]。

    脉宽调制(PWM Dimming)是目前比较常用的方法,以其控制简单,灵活和 动态响应好的优点成为了LED调光的最佳方式。PWM灰度控制方法是通过改变流过 每个通道的LED的驱动电流的占空比来改变流过LED的平均电流的大小,从而使 LED呈现出不同的发光强度。由于在所有的脉冲周期内,流过LED的最大正向电流 不变,因而不会发生光谱的偏移,同时,为了保证人眼感受不到电流开关过程中 导致的LED闪烁,PWM信号频率不得低于[6?7] 100 Hz。

    编程实现,并由Modelsim进行仿真。结果表明可以实现PWM调光控制信号的 输出,并与理论值相符,另外与芯片的联合仿真表明该模块实现了预期的设计功能。

    [1] 杨清德.LED工程应用技术[M].北京:人民邮电出版社,2010. [2] 刘胜利.LED驱动电路设计与应用[M].北京:中国出版社,2009. [3] 陈传虞,刘明,陈家桢.LED驱动芯片工作原理与电路设计[M].北京:人 民邮电出版社,2011. [4] 毛兴武,张艳雯,周建军,等.新一代绿色光源LED及其应用技术[M]. 北京:人民邮电出版社,2008. [5] ALLEN P E, HOLBERG D R. CMOS analog circuit design [M]. USA:
    Oxford University Press, 2005. [6] RAZAVI Behzad. Design of analog CMOS integated circuits [M]. 西安:西安交通大学出版社,2003:88?95.

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