LED這兩種 PWM 調光方法 哪種更好？

Q A &問：兩種常見的 LED PWM 調光方法脈寬調節(jié)(Pulse Width Modulation, PWM) 技術，是指利用 PWM 控制信號，其原理是通過改變 LED 正向工作電流的占空比來調節(jié) LED 的發(fā)光亮度。本文介紹兩種常見的 LED PWM 調光方法。

01

帶低通濾波 PWM 調光

我們以TILED 驅動器TPS61165舉例：下圖是一個具有低通濾波 PWM 輸入的典型的 LED 驅動器升壓電路，使用的是照明用白色 LED。

(圖片來源于 TI )

上面的電路中，LED 驅動器中結合了一個 LPF，并結合了一個外部復位。邏輯電平 PWM 信號被緩沖和電平移位，因此它在參考電壓 (VBG) 和地（GND）之間擺動。然后，濾波后的信號用作升壓誤差放大器的參考，迫使 FB 節(jié)點調節(jié)到 VREF，以便設置LED 電流通過低側電阻R1。

下面是 TPS61165 (低通濾波 PWM )波形

(圖片來源于TI)

濾波PWM的主要缺點是:

1. 當PWM占空比從0到100%快速變化時，升壓輸出電壓的響應緩慢。這主要是由于LED正向電壓的變化導致升壓輸出電壓需要在不同的電平之間轉換。

2. 當濾波后的參考電壓變得非常小時引入偏移誤差（offset errors）。

偏移誤差是這類控制的主要問題。由于VREF變得非常低(低占空比)，誤差放大器的偏移量成為參考電壓的很大一部分。為了糾正這一點，要么必須進行微調，要么必須使用更復雜的偏移抵消放大器。圖3顯示了LED電流設定點上偏移電壓(VOS)的有效框圖。這可以建模為誤差放大器+輸入處參考電壓的偏移(VOS可以是正的也可以是負的)。對于正VOS， D = 0時可以實現的最小LED電流。(圖片來源于TI)

02

采樣PWM調光

對低通濾波PWM調光方法的改進是對PWM進行采樣，PWM輸入信號被轉換為數字代碼，并將該數字代碼應用于內部DAC。因為這是為更高性能的LED驅動器設計的，所以這主要用在集成電流源的產品上。此外，這些器件提供了將PWM輸入與I2C占空比代碼相結合的能力。

舉例：TI的LM36923

PWM采樣調光典型框圖

(圖片來源于TI)

由于采樣把PWM轉換為代碼，因此偏移電壓的問題變成了LSB大小問題。這可以從下圖中看到，其中最小電流為50μA(相當于LM36923器件11位調光響應中的代碼1)。并且包括了超時計數器，以確保0占空比下的0電流。

(圖片來源于TI)

采樣PWM的主要缺點是驅動采樣器所需的靜態(tài)電流較高。這主要是由于使用的是高頻振蕩器。

采樣PWM (相對于濾波PWM)的主要優(yōu)點如下:

1. 允許將PWM輸入映射到指數調光曲線(或任何其他可用的映射模式)。

2. 允許LED電流在占空比變化之間斜坡。使用可編程斜坡可以將低分辨率PWM占空比輸入轉換為更高分辨率的電流斜坡。

3. 數字濾波器(可編程遲滯)可用于消除可能導致LED亮度閃爍的PWM輸入中的抖動。

4. 允許低頻PWM輸入。由于PWM輸入轉換為數字代碼，因此避免了低頻PWM所需的大型低通濾波器。

5. 允許更快地響應占空比的變化。由于PWM采樣時鐘遠高于PWM輸入頻率，因此可以在單個PWM周期內解釋占空比的任何變化。然而，當PWM占空比偏差較大時，LED電壓的波動會成為瓶頸。

總結

隨著傳統照明到發(fā)光二極管 (LED) 的快速發(fā)展, 設計人員的難點在于，與傳統白熾燈或日光燈照明不同，要在保持光線質量的同時對 LED 調光并非易事。雖可進行模擬調光，但這會造成明顯的色度和發(fā)射光“溫度”偏移。了解LED的關鍵參數與LED調光的方法，幫你事半功倍。 ?更多LED相關技術信息，請查看以下內容：

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