中心議題：

• LED控製器自動調光基本的模擬操作

解決方案：

• 每個LED都共用相同的I-LED峰值電流
• 標準的I2C端口用於處理I-LED和PWM

利用兩個或更多的獨立LED，當今的驅動器能夠控製可用於便攜係統中的新潮裝飾光。不僅ILED峰值電流完全可編程，每個LED都能在0～100%亮(liang)度(du)範(fan)圍(wei)之(zhi)間(jian)調(tiao)光(guang)至(zhi)任(ren)何(he)值(zhi)。此(ci)外(wai)，工(gong)作(zuo)在(zai)向(xiang)上(shang)和(he)向(xiang)下(xia)兩(liang)種(zhong)方(fang)向(xiang)的(de)嵌(qian)入(ru)式(shi)漸(jian)進(jin)調(tiao)光(guang)功(gong)能(neng)提(ti)供(gong)了(le)一(yi)種(zhong)終(zhong)端(duan)客(ke)戶(hu)所(suo)需(xu)要(yao)的(de)特(te)別(bie)照(zhao)明(ming)序(xu)列(lie)。本(ben)文(wen)闡(chan)述(shu)這(zhe)種(zhong)驅(qu)動(dong)器(qi)的(de)特(te)性(xing)，並(bing)基(ji)於(yu)一(yi)個(ge)典(dian)型(xing)應(ying)用(yong)重(zhong)點(dian)探(tan)討(tao)漸(jian)進(jin)調(tiao)光(guang)。此(ci)外(wai)，還(hai)討(tao)論(lun)了(le)相(xiang)關(guan)的(de)軟(ruan)件(jian)作(zuo)為(wei)一(yi)項(xiang)典(dian)型(xing)示(shi)例(li)。

基本的模擬操作

通常來講，LED驅動器在適當的條件下提供恒定的電流來對LED進行偏置。如果我們考慮便攜係統，其電源是輸出電壓範圍在2.8～4.2V之間的電池(假設為是標準的鋰離子電池)。由於根據偏置電流和室溫的不同
，當今的低功率LED的正向電壓會在2.8～3.5V之間變化
，需要一個接口來確保LED在正常工作期間恰當地偏置。這就是驅動IC的目的，而要考慮的第一個模塊就是電流控製係統的電壓範圍。


圖1基本的LED接線

圖2串並聯鏈接優缺點比較

就這點而言，我們可以考慮采用串聯或並聯方式對LED進行連接：這兩種連接方式各有其優缺點
，見圖2。
關鍵點在於，在色彩應用中獨立及動態地調節每個LED亮度的能力。雖然有可能采用升壓結構、使用開關在每個LED間進行連接以控製它們，但串行排列並非首選的解決方案，而並行結構最易於實現。

電荷泵是產生低電壓及EMI問題最小且最合適的DC-DC轉換器。另一方麵，采用多種工作模式(1X,1.5X,2X)純粹提升效率，使係統在便攜設備中運行時能夠節省盡可能多的能量。

除了DC-DC轉換器
，第二個關鍵參數是屬於共同陣列的LED間的電流匹配：RGB結構不能適應LED間的偏置電流差別
，因為這些差別會轉化為視頻和圖像顯示中的色彩表現。通過使用如圖3中所示的一套精確的電流鏡，這個問題就得到解決。

為了在LED中實現精確及穩定的正向偏置條件，通過與帶隙參考提供的恒定電壓相關的外部電阻產生一個參考電流。與運算放大器U1相關的晶體管Q1在Vref引腳產生恒定輸出電壓。Vref和地之間連接的外部電阻產生流經Q1和Q2的恒定電流。這個電流這時候就被Q3～Q7的晶體管係列建立鏡像和放大，每個電流被連接至開關S1～S5，並且被晶體管Q8相加。最後
，晶體管Q9複製參考電流至LED1。這種結構針對每個LED進行複製
，而芯片的布局經仔細分析，以優化每個LED之間的匹配。


圖3基本的電流鏡結構

圖4典型的獨立PWM控製

這樣，每個LED都共用相同的I-LED峰值電流

，而且需要額外的電子電路來對每個LED的亮度進行獨立控製。這種功能通過為每個LED使用獨立的PWM調製來實現（見圖4）：由數字信號PWM1至PWM3控製的開關S6～S8啟動/關閉相關的電流鏡，因此產生相關LED的亮度控製。其淨優勢是LED峰值電流恒定，確保了色彩表現不會被亮度控製所減弱
，LED的工作點保持在色彩地圖所定義的參考色彩，見圖5。


圖5中的波形源自工業應用，它展示了嵌入在所選器件中的三個PWM的特性。三個LED采用一個共同低頻時鍾控製，並帶有一個占空比設置來適應給定應用。這很明顯能夠獨立地減弱或增強每個PWM

，範圍在0～100%的占空比之間，而ILED峰值電流為恒定。


圖5典型的工業PWM操作

一種更加複雜的電路設計能夠用來獲得對LED的完全獨立控製：I-LED峰值電流和PWM都能夠數字編程，產生幾乎無限的色彩範圍和亮度，因為I-LED峰值電流在色彩地圖中移動。基本的模型描述如圖6所示。


圖6LED和CCFL的色域與NTSC標準的比較

數字控製

標準的I2C端口用於處理I-LED和PWM，利用軟件來設定控製器內建的功能。為了更好地闡述漸進調光
，我們將利用NCP5623控製器作為參考來描述這種功能的操作。
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在PWM能夠發生之前
，ILED峰值電流將像NCP5623數據表中所定義的那樣通過發送適當的代碼至芯片來設定。創建平滑的增強亮度
，軟件將發送驅動器可用的總級(step)數：在本案例中，我們擁有31級。可以在微控製器(MCU)中應用一個簡單環路來處理這個工作，但由於與實時係統相關的優先級中斷問題，亮度上升過程可能被打亂。NCP5623含有內置序列，避免了MCU實時操作的發生：無論是亮度增強還是減弱
，漸進調光都能夠通過非常有限的軟件步驟來實現，並且沒有高優先級中斷事件的影響。

基本上，兩個內置寄存器將預先調整如下。

漸進調光的目標和方向：

-亮度增強=%101xxxxx

→最後位[B4:B0]包含增強的最終ILED目標

-亮度減弱=%110xxxxx

→最後位[B5:B0]包含減弱的最終ILED目標

時序和啟動條件：

GRAD=%111xxxxx

→最後位[B5:B0]包含每級的時序

ILED電流將從0平滑增加至5.5mA，總序列時序等於GRAD寄存器位[B5:B0]的內容乘以增強(UPWARD)寄存器定義的級數。在這個例子中：

T=GRAD[B5:B0]*UPWARD[B5:B0]

T=64*26=1664ms


圖7典型的NCP5623自動向上漸進調光過程(每級8ms)

圖7中給出的波形展示了向上漸進調光
；對DWNWRD寄存器進行適當編程來實現向下調光的操作。

正如我們能夠觀察到的，ILED電流以準指數曲線形式增加，這種情況足以很好地補償人眼的敏感度。

相反的方向很容易通過在數據寄存器的高三位使用適當的代碼
，而序列的餘下部分相同來實現。

內nei置zhi寄ji存cun器qi使shi對dui漸jian進jin調tiao光guang進jin行xing動dong態tai控kong製zhi成cheng為wei可ke能neng，可ke以yi對dui不bu同tong視shi覺jiao效xiao果guo進jin行xing仿fang真zhen。舉ju例li來lai說shuo

，我wo們men可ke以yi重zhong複fu由you向xiang上shang或huo向xiang下xia期qi間jian的de數shu字zi調tiao製zhi所suo創chuang建jian的de序xu列lie，也ye可ke能neng結jie合he其qi中zhong一yi組zu漸jian進jin調tiao光guang和he突tu然ran變bian化hua在zai波bo形xing的de相xiang反fan側ce創chuang建jian類lei似si波bo形xing的de鋸ju齒chi。

最後

，能夠結合漸進調光和嵌入在芯片中的PWM，通過IREF引腳對ILED峰值電流進行調製創建相當複雜的光照序列：一種裝飾光係統在主控製器周圍采用最少數量的無源元件得以構造。