電流調(diào)整 - 基于PIC微控制器的LED驅(qū)動(dòng)控制電路設(shè)計(jì)

　　驅(qū)動(dòng)器控制的第二個(gè)功能是應(yīng)使LED的亮度保持不變。為保證LED亮度不變，則流經(jīng)LED的電流必須恒定。這就要求各單個(gè)LED流經(jīng)的電流都是確定的。為測(cè)定流經(jīng)二極管的電流，每個(gè)二極管都要采用串聯(lián)電阻。通過測(cè)量電阻兩端的電壓可測(cè)出電阻流經(jīng)的電流，因此便可確定流經(jīng)LED的電流。電壓測(cè)量由PIC中電壓高達(dá)5V，并可與恒定基準(zhǔn)電壓比較的A/D模塊執(zhí)行。但A/D模塊不能直接連接到串聯(lián)電阻兩端，一方面這是因?yàn)殡妷旱碾娖娇赡苓h(yuǎn)高于5V，另外，就是PWM信號(hào)必須首先轉(zhuǎn)換成直流信號(hào)。經(jīng)過2次測(cè)量和隨后的相減會(huì)產(chǎn)生雙倍測(cè)量誤差。建議采用圖3所示消除雙倍測(cè)量誤差問題的電流測(cè)量電路。

　　采用該電路時(shí)，凡正輸入電壓與U1相接，負(fù)輸入電壓與U2相接。圖中U1和U2信號(hào)由RC元件轉(zhuǎn)換成直流信號(hào)再與運(yùn)放連接。運(yùn)放可利用各種電阻配置成減法器。就該電路而言，U1的直流電壓將從U2減去，A/D模塊測(cè)得的就是其差。這能使控制器對(duì)電流的變化做出反應(yīng)。由于運(yùn)算放大器具有非常高的輸入阻抗，故系統(tǒng)不會(huì)受測(cè)量電路影響。

　　4.3 溫度測(cè)量

　　然而由于受溫度的影響，即使電流不變，亮度也會(huì)變化。圖4所示即亮度與溫度的相互關(guān)系：

　　為在整個(gè)極端溫度范圍內(nèi)維持亮度恒定，必須采用溫度補(bǔ)償。考慮到環(huán)境溫度的測(cè)量應(yīng)盡可能低廉，對(duì)二極管而言，補(bǔ)償精度要求不高，容差5°C已經(jīng)足夠。下面給出兩種可能的溫度測(cè)量方法：

　　4.3.1 采用溫度相關(guān)型電阻進(jìn)行溫度測(cè)量

　　首先選一個(gè)溫度相關(guān)型電阻與一個(gè)溫度不相關(guān)電阻串聯(lián)。通過A/D模塊測(cè)量電壓，溫度便能確定，控制器即可作出相應(yīng)反應(yīng)。該法的缺點(diǎn)是必須在PIC中以數(shù)值表形式保存電阻的響應(yīng)曲線。

　　4.3.2 利用門限定時(shí)器測(cè)量溫度

　　該法利用了PIC門限定時(shí)器模塊的阻礙作用。門限定時(shí)器模塊由受內(nèi)部RC振蕩器調(diào)節(jié)的8位定時(shí)器組成。通常，定時(shí)器在后臺(tái)運(yùn)行且常被微處理器重置，如果控制器因差錯(cuò)或陷進(jìn)死循環(huán)。就能重新回到設(shè)定狀態(tài)。但所用RC振蕩器應(yīng)與溫度相關(guān)。如采用外部溫度補(bǔ)償?shù)?a href="http://ttokpm.com/tags/時(shí)鐘發(fā)生器/" target="_blank">時(shí)鐘發(fā)生器，則可通過比較兩個(gè)時(shí)鐘發(fā)生器來確定溫度。利用門限定時(shí)器測(cè)量溫度不需要外部元件，只是PIC制造商不能保證門限定時(shí)器的溫度相關(guān)性。

　　4.4 故障識(shí)別

　　當(dāng)然，LED不工作時(shí)，亮度調(diào)節(jié)就沒有用處。下面介紹一種檢測(cè)陣列中單個(gè)LED對(duì)總故障貢獻(xiàn)的方法。故障識(shí)別可以采用以前用于檢測(cè)電流的電路。LED總的故障就是導(dǎo)致通道中斷，因此造成串聯(lián)電阻無電流通過。由于昂貴的元件費(fèi)用和所涉及裝備的限制，自然不可能對(duì)每個(gè)二極管都添加電流檢測(cè)電路。該問題此處采用了能使每個(gè)二極管都被選取并與測(cè)量電路相連的多路復(fù)用開關(guān)來解決。圖5所示為含三個(gè)二極管電路采用多路復(fù)用開關(guān)故障識(shí)別技術(shù)的描述。

　　多路開關(guān)可通過微控制器進(jìn)行數(shù)字控制。為確定電流調(diào)節(jié)二極管流經(jīng)的電流和幫助識(shí)別故障，每個(gè)LED都標(biāo)有可供PIC選用的地址。

　　4.5 不同亮度組的調(diào)節(jié)

　　由調(diào)節(jié)不同亮度組構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)是一種附加選項(xiàng)。對(duì)于眾多LED來說，必須注意將同類型的LED分成各種不同亮度的組。亮度不同組的使用導(dǎo)致LED流經(jīng)相同電流產(chǎn)生的亮度不同。亮度可用PWM信號(hào)調(diào)節(jié)?？删幊痰妮斎?輸出引腳即為無須重新編配控制器的調(diào)節(jié)方法而提供。因各獨(dú)立的亮度組均由數(shù)字選定，故要區(qū)分所有數(shù)字標(biāo)志的亮度組，必須有足夠多輸入引腳。例如，3個(gè)輸入引腳，則可區(qū)分23=8個(gè)亮度組。于是根據(jù)輸入引腳的組態(tài)（高或低），便可指定控制器輸入處的數(shù)目選定相應(yīng)的亮度組，其亮度因此也可調(diào)節(jié)。圖6所示為3個(gè)輸入引腳可用8個(gè)不同亮度組的示例。根據(jù)電阻R1X-R3X的值、微控制器的輸入端將接收到大于4V的高電平信號(hào)或小于1V低電平信號(hào)，從而選定對(duì)應(yīng)的亮度組。

　　綜合以上考慮，可得圖7所示驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖：