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功率LED驱动芯片的PWM调光、LED调光比、占空比详解

      
 
LED驱动芯片PWM调光、LED调光比、占空比

   目前越来越多的工程案例需要用到LED驱动芯片的调光接口。这其实是LED智能照明应用的必然发展趋势。所以有志于投身LED绿色节能照明领域的大侠们该学习的时候还得多学习。

一.占空比(Duty Cycle or Duty Ratio)
1.在一串理想的脉冲序列中(如方波),正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。
   例如:脉冲宽度1μs,信号周期4μs的脉冲序列占空比为0.25。
2.在一段连续工作时间内脉冲占用的时间与总时间的比值。
3.在周期型的现象中,现象发生的时间与总时间的比。
其实归纳一下也就是电路释放能量的有效时间与总释放时间的比。

二.LED调光比
    调光比则是按下面的方法计算:
Foper=工作频率;Fpwm=调光频率;调光比率 = Foper / Fpwm,(其实也就是调光的蕞低有效占空比)
比如Foper=100khz;Fpwm=200Hz,则调光比为:100k/200=500;这个指标在很多LED驱动芯片的规格书里会跟大家说明的。

三.PWM调光
   其实也就是脉宽调制(PWM)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术,广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换及LED照明等许多领域中。

   通过以数字方式控制模拟电路,可以大幅度降低系统的成本和功耗。此外,许多微控制器和DSP已经在芯片上包含了PWM控制器,这使数字控制的实现变得更加容易了。

 

   简而言之,PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用,方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的,因为在给定的任何时刻,满幅值的直流供电要么完全有(ON),要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候,断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够,任何模拟值都可以使用PWM进行编码。图1:不同占空比的PWM信号。

 

   图1显示了三种不同的PWM信号。图1a是一个占空比为10%的PWM输出,即在信号周期中,10%的时间通,其余90%的时间断。图1b和图1c显示的分别是占空比为50%和90%的PWM输出。这三种PWM输出编码的分别是强度为满度值的10%、50%和90%的三种不同模拟信号值。例如,假设供电电源为9V,占空比为10%,则对应的是一个幅度为0.9V的模拟信号。

 

   图2是一个可以使用PWM进行驱动的简单电路。图中使用9V电池来给一个白炽灯泡供电。如果将连接电池和灯泡的开关闭合50ms,灯泡在这段时间中将得到9V供电。如果在下一个50ms中将开关断开,灯泡得到的供电将为0V。如果在1秒钟内将此过程重复10次,灯泡将会点亮并象连接到了一个4.5V电池(9V的50%)上一样。这种情况下,占空比为50%,调制频率为10Hz。

图2:一个简单的电路。

   大多数负载(无论是电感性负载还是电容性负载)需要的调制频率高于10Hz。设想一下如果灯泡先接通5秒再断开5秒,然后再接通、再断开……。占空比仍然是50%,但灯泡在头5秒钟内将点亮,在下一个5秒钟内将熄灭。要让灯泡取得4.5V电压的供电效果,通断循环周期与负载对开关状态变化的响应时间相比必须足够短。要想取得调光灯(但保持点亮)的效果,必须提高调制频率。在其他PWM应用场合也有同样的要求。通常调制频率为1kHz到200kHz之间。

   LED驱动芯片PWM调光、LED调光比、占空比。明白了以上三点再加点数字电路和MCU编程的知识相信大家都不难做出性能卓越的LED调光电路来。

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