LED脉宽调光电路设计详解

图1-43 MT7201模拟调光原理应用

脉宽调光（PWM调光）是将PWM信号驱动开关管点燃LED发光，通过调节LED的工作电流调整LED的发光亮度，因此，LED一直处在恒流条件下工作，无论调光比的大小，都不影响工作电流。PWM调光处在低频时，占空比的调节范围从1%～100%变化，调光比高达3000∶1。在整个调光范围内，由于LED的工作电流处于最大值，调节占空比只是改变LED的平均电流，因此，PWM调光不会因为电流的变化出现偏光。现阶段，一般PWM调光频率为200Hz，最高达20kHz，低频调光不会出现闪烁现象，LED驱动器的转换效率高，但PWM调光电路较模拟调光复杂、产品成本较高，而且PWM调光驱动电源往往由于电路中的电容电感会产生低于20kHz的低频噪声。不过，这种噪声通过电路设计PCB合理布局是可以克服的，PCB设计的难度不是很大，只需注意走线合理。PWM调光法能使功率开关管导通时工作在零电压开通（ZVS）状态，关断时需采用吸收充电电流，以达到零电流关断（ZIS）状态，这时EMI和功率开关管的电压应力明显降低，损耗减小。但要注意的是，如果高频开关管的脉冲占空比太小，以致电感电流不连续，将失去ZVS工作特性，并且由于供电电压较高而导致开关管电压应力加大，使开关管发烫并加大EMI辐射强度。只有保证电感电流的连续性，才能有效地工作在ZVS状态。

PWM调光方式LTC3783工作原理与应用如下：

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图1-44 PWM调光LTC3783驱动LED原理图

LTC3783调光驱动模式分为恒压源驱动和恒流源驱动。恒压源驱动的负载一般采用LED多路并联，每个电路都有一只限流电阻，要求高电流输出时，电路的转换效率较低。因为LED是电流型器件，即使电压发生较小的变化也可引起电流大幅度改变，恒压源驱动对LED的发光亮度不变，适用于汽车LED驱动的车灯上。恒流源驱动时，一般在LED上串联一只稳压管VS，如图1-44所示。电路常用在汽车转向灯、汽车点火器、太阳能照明灯、机顶盒和充电器上。如用在汽车前照灯时，通过调制LED亮度可以实现远光和近光转换。当输入电压波动时，LED的电流跟着波动，通过反馈电阻R₉进行灯的亮度调节，而使LED流过的电流不变。电阻R₂、R₃是反馈信号取压电阻，保证输出电压一定的稳定性。VT₁、VT₂、电感L、稳压二极管VS、输出电容C₆以及LED串，构成升压型电感式电流控制模式驱动电路。改变芯片FREQ脚外接电阻R₄的大小，可改变高频控制信号频率f。GATE脚输出的峰值脉冲为7V，它是PWMIN脚所接收的PWM脉冲和LTC3783高频调制输出脉冲之和。GATE脚驱动MOS管VT₁的栅极控制VT₁的导通和截止，使电感L上的电流引起改变，产生压降差值。经稳压管恒压，保持输出电压V_o不变。PWMOUT脚的脉冲信号驱动VT₂的栅极，PWM脉冲占空比决定LED串的电流占空比，进而调制灯的亮度。控制脉冲的频率f=120Hz，为了实现占空比D的脉宽调光比1∶3000，要求芯片的工作频率为1MHz，由电阻R₆决定。同时，R₆、R₈是VT₂栅极偏置电阻。

LTC3783由凌力尔特公司生产。汽车前照灯串联8只大功率白光LED。当输入电压为10～14V时，输出恒流电流为710mA，输出电压V_o为28.6V，输出功率为20W，电源效率为92%。