通過MAX25510和MAX25511實(shí)現(xiàn)混合調(diào)光

本應(yīng)用筆記概述了調(diào)節(jié)LED背光驅(qū)動器設(shè)備電流的兩種不同方法，并詳細(xì)討論了使用MAX25510和MAX25511的情況，這兩款器件支持兩種方法結(jié)合使用。

簡介

本應(yīng)用筆記介紹了對背光高亮度LED驅(qū)動器施加調(diào)光信號的不同方法。具體而言， MAX25510 和 MAX25511 是獨(dú)立的峰值電流模式控制LED驅(qū)動器，可驅(qū)動多達(dá)四個(gè)LED燈串；四個(gè)集成電流輸出各自具有高達(dá)120mA的灌電流能力，并且LED電流值可通過真正的脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)光、模擬調(diào)光或兩者的組合（即混合調(diào)光）進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)。

MAX25510和MAX25511的典型應(yīng)用電路如圖1所示。

真正的PWM和模擬調(diào)光功能可通過向上述器件的DIM和ADIM引腳分別注入具有適當(dāng)頻率和所需占空比的方波信號來激活。混合調(diào)光表示結(jié)合使用前兩種方法，有助于減少電磁干擾(EMI)，提高調(diào)光比，并降低應(yīng)用中的音頻噪聲。

下文簡要介紹了PWM調(diào)光、模擬調(diào)光和混合調(diào)光的優(yōu)缺點(diǎn)

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

真正的PWM調(diào)光

真正的PWM調(diào)光會強(qiáng)制LED按照調(diào)光信號的程控頻率和占空比來點(diǎn)亮和熄滅。由于LED的峰值電流在整個(gè)調(diào)光范圍內(nèi)保持恒定，因此沒有色溫的變化，而且可以實(shí)現(xiàn)非常低的最低亮度水平，而不會造成光輸出量的巨大誤差。

這種方法在高亮度狀態(tài)下效果較差，因?yàn)楫?dāng)LED電流開啟時(shí)，電路中的電阻元件會產(chǎn)生較高的傳導(dǎo)損耗，從而影響效率與負(fù)載電流的關(guān)系。此外，如果使用陶瓷電容，會在輸出端產(chǎn)生相當(dāng)大的開關(guān)噪聲；如果PWM信號的頻率在可聽范圍內(nèi)，這樣會產(chǎn)生聲學(xué)噪聲（請參閱 應(yīng)用筆記7060：如何降低MAX20444應(yīng)用中與PWM相關(guān)的聲學(xué)噪聲 ，了解減少音頻噪聲的方法）。

MAX25510和MAX25511會跟蹤DIM引腳上的外部PWM調(diào)光輸入，并可提供最小導(dǎo)通時(shí)間為300ns的輸出脈沖。PWM調(diào)光頻率可以在100Hz到對調(diào)光比沒有太大影響的值范圍內(nèi)。

模擬調(diào)光

模擬PWM調(diào)光涉及到獲取PWM輸入并將其轉(zhuǎn)換為模擬控制信號。LED峰值電流值會按照一定因數(shù)線性降低，具體因數(shù)取決于所施加信號的占空比。

從減少噪聲的角度來看，這種調(diào)光方法是有益的，因?yàn)長ED電流始終是連續(xù)的，并且消除了因輸出陶瓷電容在高亮度下的振動而產(chǎn)生聲學(xué)噪聲的任何可能性。由于傳導(dǎo)損耗較低，在較低的亮度水平下，效率與負(fù)載電流的關(guān)系會得到改善。

另一方面，當(dāng)LED采用純電流控制時(shí)，其最小亮度水平受到LED非線性的限制。因此，如果不降低分辨率，就無法提供非常小的電流值。

MAX25510和MAX25511通過在ADIM引腳處接收具有可變占空比的方波信號（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)置和LED電流之間的關(guān)系（0%占空比對應(yīng)于最大LED電流）。ADIM信號會在內(nèi)部轉(zhuǎn)換為一個(gè)8位字，后者可轉(zhuǎn)換為256個(gè)亮度等級。

圖2.MAX25510和MAX25511上的模擬調(diào)光操作。

混合調(diào)光

混合調(diào)光通過將LED電流控制分為兩部分，將模擬調(diào)光和PWM調(diào)光的優(yōu)勢結(jié)合在一起。具體來說，混合調(diào)光的優(yōu)勢如下：

由于PWM調(diào)光時(shí)電流振幅較小，因此EMI較低

使用陶瓷輸出電容時(shí)，音頻噪音更低

調(diào)光比更高

在高亮度區(qū)域，LED電流在最大顯示亮度水平和預(yù)先設(shè)定的電流閾值之間呈線性變化。低于此閾值時(shí)，PWM調(diào)光允許在調(diào)制信號占空比以控制亮度的同時(shí)，保持相同的預(yù)設(shè)峰值電流。

圖3顯示了應(yīng)用于MAX25510和MAX25511的通用混合調(diào)光案例。當(dāng)最大LED電流以“X”的因數(shù)減少，并且模擬調(diào)光占空比相應(yīng)地以“100*（X-1）/X”的因數(shù)增加時(shí)，便會從模擬調(diào)光轉(zhuǎn)換到PWM調(diào)光。在轉(zhuǎn)換之前，PWM調(diào)光的占空比保持在100%，而在轉(zhuǎn)換之后，它可以在100%和0%之間任意取值。

圖3.MAX25510和MAX25511上的混合調(diào)光操作。

通過同時(shí)使用DIM和ADIM輸入可以在MAX25510和MAX25511上實(shí)現(xiàn)混合調(diào)光。需要兩個(gè)不同的PWM信號：一個(gè)控制標(biāo)準(zhǔn)的PWM調(diào)光（連接到DIM引腳），另一個(gè)連接到ADIM引腳，用于將LED峰值電流設(shè)置為0%到100%。

下面的用例中通過一個(gè)安裝了MAX25511 IC的MAX25512 EV套件展示了混合調(diào)光操作。通過向ADIM引腳施加占空比為0%至67%的10kHz方波信號，同時(shí)在DIM引腳上施加保持1kHz、100%占空比的方波信號，將每串100mA的最大LED電流線性降至33mA。當(dāng)達(dá)到33mA斷點(diǎn)水平時(shí)，DIM上信號的占空比降低，以通過PWM調(diào)光控制LED亮度。

圖4顯示了MAX25511的工作電路和實(shí)際的外部元件值。該器件配置為禁用移相功能。

高分辨率圖像 ?
圖4.用于混合調(diào)光測試的MAX25511工作電路（升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）。

以下示波器截圖（圖5至圖8）中展示了在評估套件上進(jìn)行的基準(zhǔn)平臺測試結(jié)果，其中顯示了模擬調(diào)光和PWM調(diào)光之間切換過程的不同階段。

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

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

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

表1總結(jié)了先前用例中ADIM和DIM設(shè)置導(dǎo)致的相對LED亮度變化。

表1.MAX25511上ADIM和DIM設(shè)置之間斷點(diǎn)后的相對LED亮度變化。

表2給出了相對亮度以及LED總電流和相關(guān)ADIM和DIM設(shè)置的更多示例。

表2.MAX25511在不同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)動器中使用的三大類PWM調(diào)光，并介紹MAX25510和MAX25511如何通過在專用引腳上施加真正的PWM調(diào)光信號和模擬調(diào)光信號來控制LED電流。通過利用這種架構(gòu)，可以混合使用兩種調(diào)光方法，從而實(shí)現(xiàn)混合調(diào)光。

審核編輯：郭婷