使用MAX25510和MAX25511混合調(diào)光

本應(yīng)用筆記概述了LED背光驅(qū)動(dòng)器件電流調(diào)節(jié)的兩種不同方法。本文詳細(xì)介紹了MAX25510和MAX25511允許兩種方法組合使用的情況。

介紹

本應(yīng)用筆記介紹了將調(diào)光信號(hào)施加到背光高亮度LED驅(qū)動(dòng)器的不同方法。具體而言，MAX25510和MAX25511是獨(dú)立的峰值電流模式控制LED驅(qū)動(dòng)器，可驅(qū)動(dòng)多達(dá)4個(gè)LED串;四個(gè)集成電流輸出中的每一個(gè)都吸收高達(dá) 120mA 的電流，并且 LED 電流值可通過真脈寬調(diào)制 （PWM） 調(diào)光、模擬調(diào)光或兩者的組合（稱為混合調(diào)光）連續(xù)調(diào)節(jié)。

MAX25510和MAX25511的典型應(yīng)用電路如圖1所示。

通過將具有適當(dāng)頻率和所需占空比的方波信號(hào)分別注入前面介紹的器件的DIM和ADIM引腳，激活真正的PWM和模擬調(diào)光功能?；旌险{(diào)光代表了前兩種方法的結(jié)合，可以幫助減少電磁干擾（EMI），提高調(diào)光比，并降低應(yīng)用中的音頻噪聲。

以下段落簡要介紹了PWM調(diào)光，模擬調(diào)光和混合調(diào)光的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

高分辨率圖像 ?
圖 1.MAX25510-MAX25511的典型應(yīng)用電路（升壓拓?fù)洌?/p>

真正的 PWM 調(diào)光

真正的 PWM 調(diào)光迫使 LED 按照調(diào)光信號(hào)的編程頻率和占空比打開和關(guān)閉。由于LED峰值電流在整個(gè)調(diào)光范圍內(nèi)保持恒定，因此色溫沒有變化，并且可以實(shí)現(xiàn)非常低的最低亮度水平，而不會(huì)在光輸出中產(chǎn)生較大的誤差。

這種方法在高亮度狀態(tài)下較弱，其中效率與負(fù)載電流的關(guān)系受到LED電流開啟時(shí)電路電阻元件的較高傳導(dǎo)損耗的影響。此外，如果使用陶瓷電容器，輸出端會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的開關(guān)噪聲;如果PWM信號(hào)的頻率在可聽范圍內(nèi)，則會(huì)產(chǎn)生噪聲（參見應(yīng)用筆記7060：如何降低MAX20444應(yīng)用中的PWM相關(guān)噪聲，了解降低音頻噪聲的方法列表）。

MAX25510和MAX25511跟蹤DIM引腳上的外部PWM調(diào)光輸入，可提供最小導(dǎo)通時(shí)間為300ns的輸出脈沖。PWM調(diào)光頻率可以在100Hz的范圍內(nèi)，該值對(duì)調(diào)光比不會(huì)太不利。

模擬調(diào)光

模擬PWM調(diào)光涉及獲取PWM輸入并將其轉(zhuǎn)換為模擬控制信號(hào)。LED峰值電流值根據(jù)所施加信號(hào)的占空比線性降低一個(gè)系數(shù)。

從降噪的角度來看，這種調(diào)光方法是有益的，因?yàn)長ED電流始終是連續(xù)的，并且消除了輸出陶瓷電容器在高亮度下的振動(dòng)引起的任何聲音噪聲的可能性。由于導(dǎo)通損耗較低，在較低亮度水平下，效率與負(fù)載電流的關(guān)系得到改善。

另一方面，當(dāng)LED純電流控制時(shí)，最小亮度水平受到LED非線性的限制。因此，在不損失分辨率的情況下，無法提供非常小的電流值。

MAX25510和MAX25511通過在ADIM引腳上接受具有可變占空比的方波信號(hào)（10kHz–100kHz頻率范圍）來實(shí)現(xiàn)上述模擬調(diào)光功能。圖2顯示了ADIM設(shè)置與LED電流之間的關(guān)系（0%占空比對(duì)應(yīng)于最大LED電流）。ADIM信號(hào)在內(nèi)部轉(zhuǎn)換為8位字，轉(zhuǎn)換為256個(gè)亮度級(jí)別。

圖2.模擬調(diào)光操作在MAX25510和MAX25511上。

混合調(diào)光

混合調(diào)光結(jié)合了模擬和PWM調(diào)光的優(yōu)點(diǎn)，將LED電流控制分為兩部分。特別是，混合調(diào)光的優(yōu)點(diǎn)如下：

PWM 調(diào)光時(shí)的電流幅度較低，EMI 更低

使用陶瓷輸出電容器時(shí)降低音頻噪聲

更高的調(diào)光比

在高亮度區(qū)域，LED電流在最大顯示器亮度水平和預(yù)設(shè)電流閾值之間線性變化。低于此閾值時(shí)，PWM調(diào)光允許保持相同的預(yù)設(shè)峰值電流，同時(shí)調(diào)制信號(hào)的占空比以控制亮度。

應(yīng)用于MAX25510和MAX25511的通用混合調(diào)光外殼如圖3所示。當(dāng)最大LED電流降低系數(shù)“X”，模擬調(diào)光占空比相應(yīng)增加系數(shù)“100*（X-1）/X”時(shí)，就會(huì)發(fā)生從模擬調(diào)光到PWM調(diào)光的過渡。在轉(zhuǎn)換之前，PWM調(diào)光的占空比保持在100%，而在轉(zhuǎn)換后可以取100%和0%之間的任何值。

圖3.MAX25510和MAX25511的混合調(diào)光操作。

混合調(diào)光可以在MAX25510和MAX25511上同時(shí)使用DIM和ADIM輸入實(shí)現(xiàn)。需要兩種不同的PWM信號(hào)：一種控制標(biāo)準(zhǔn)PWM調(diào)光（連接到DIM引腳），另一種連接到ADIM引腳并將峰值LED電流設(shè)置為0%至100%。

對(duì)于以下示例用例，MAX25512評(píng)估板和MAX25511 IC演示混合調(diào)光操作。通過向ADIM引腳施加一個(gè)占空比為0%至67%的10kHz方波信號(hào)，同時(shí)在DIM引腳上保持一個(gè)1kHz-100%占空比方波信號(hào)，每串100mA的最大LED電流線性降低至33mA。當(dāng)達(dá)到33mA斷點(diǎn)電平時(shí)，DIM上信號(hào)的占空比降低，通過PWM調(diào)光來控制LED亮度。

圖4所示為MAX25511工作電路及其實(shí)際外部元件值。該器件配置為禁用相移功能。

高分辨率圖像 ?
圖 4.MAX25511工作電路，用于混合調(diào)光測(cè)試（升壓拓?fù)洌?/p>

評(píng)估板臺(tái)架測(cè)試結(jié)果如下示波器（圖5至圖8所示），顯示了模擬調(diào)光和PWM調(diào)光之間過渡過程的不同階段。

圖5.MAX25511 – ADIM占空比 = 0%，DIM 占空比 = 100%，ILED_total = 400mA。

圖6.MAX25511 – ADIM占空比 = 67%， DIM 占空比 = 100%， ILED_total = 132mA.

圖7.MAX25511 – ADIM占空比 = 67%， DIM 占空比 = 90%， ILED_total （峰值） = 132mA.

圖8.MAX25511 – ADIM占空比 = 67%， DIM 占空比 = 10%， ILED_total （峰值） = 132mA.

表1總結(jié)了早期用例中ADIM和DIM設(shè)置導(dǎo)致的相對(duì)LED亮度變化。

表 1.斷點(diǎn)后MAX25511上ADIM和DIM設(shè)置之間的相對(duì)LED亮度變化

表2包括更多相對(duì)亮度示例，包括LED總電流以及相關(guān)的ADIM和DIM設(shè)置。

表 2.MAX25511上不同ISET電流下的ADIM/DIM設(shè)置和相關(guān)LED亮度。

結(jié)論

本應(yīng)用筆記旨在概述背光LED驅(qū)動(dòng)器中使用的三大類PWM調(diào)光，并描述MAX25510和MAX25511如何通過專用引腳上的真PWM調(diào)光和模擬調(diào)光信號(hào)來控制LED電流。通過利用這種架構(gòu)，可以獲得兩種調(diào)光方法的混合，從而導(dǎo)致混合調(diào)光。

審核編輯：郭婷