開關模式可調光LED驅動器以其效率和精確控制LED電流而聞名。它們還可以提供調光功能，同時降低功耗。8位微控制器（MCU）可以實現提供必要的構建塊來創建支持通信、自定義和智能控制的解決方案。

此外，與純模擬或ASIC實現相比，核心獨立外圍集成提供了顯著的靈活性，并支持擴展照明產品功能和提供產品差異化的創新。預測性故障和維護、能源監控、色彩和溫度維護以及遠程通信和控制等功能是使智能照明解決方案更具吸引力的高級功能。

雖然LED驅動器比以前的照明解決方案有許多優勢，但是在實施上存在挑戰。在本文中您將學習如何使用8位MCU來緩解設計挑戰，并創建具有超越傳統解決方案功能的高性能開關模式LED驅動解決方案。8位微控制器可獨立控制多達四個LED通道，這是大多數現成的LED驅動控制器無法提供的。

在圖1中，LED調光引擎可以通過微控制器中可用的外設創建。每個引擎都有一個獨立的封閉通道，可以控制開關模式功率轉換器，幾乎不需要中央處理器(CPU)的干預。這使CPU可以自由執行其他重要任務，如監視功能、通信或系統中添加的智能。

圖1：由Microchip PIC16F1779 8位微控制器控制的四個LED串的示意圖

LED調光引擎

在圖2中，基于電流模式升壓轉換器的LED驅動器由LED調光引擎控制。該引擎主要由互補輸出發生器(COG)、數字信號調制器(DSM)、比較器、可編程斜坡發生器(PRG)、運放(OPA)、脈寬調制器3 (PWM3)等核心獨立外設(CIP)組成。將這些CIP與其他片上外設（如固定電壓調節器（FVR）、數模轉換器（DAC）和捕獲/比較/ PWM（CCP））相結合，可完成整個引擎。

COG向MOSFET Q1提供高頻開關脈沖，以便將能量和電源電流傳輸到LED串。COG輸出的開關周期由CCP和占空比設置，它保持LED恒定電流，并由比較器輸出決定。只要Rsense1上的電壓超過PRG模塊的輸出，比較器就會產生輸出脈沖。在反饋電路中，PRG的輸入來自OPA輸出，它被配置成一個斜率補償器，以抵消占空比大于50%時固有次諧波振蕩的影響。

OPA模塊實現為具有II型補償器配置的誤差放大器（EA）。采用FVR用作DAC輸入，為基于LED恒流規范的OPA非逆變輸入提供電壓參考。為了實現調光，PWM3用作CCP輸出的調制器，同時驅動MOSFET Q2以使LED快速循環開啟和關閉。通過DSM模塊可以進行調制，并且調制的輸出信號被輸送到COG。

PWM3提供具有可變占空比的脈沖，其控制驅動器的平均電流實際上控制LED的亮度。LED調光引擎不僅可以實現典型LED驅動器控制器的功能，還具有解決LED驅動器典型問題的功能。我們現在將逐步介紹這些問題，以及如何使用LED調光引擎來避免這些問題。

圖2：LED調光引擎

**閃爍 **

閃爍是典型的開關模式可調光LED驅動器可能具有的挑戰之一。雖然閃爍可能是有意義的有趣效果，但當LED無意中閃爍時，它可能會破壞用戶所需的照明設計。為了避免閃爍并提供平穩的調光體驗，驅動程序應執行調光步驟，從100％光輸出一直到其低端光照水平，具有連續的流體效果。由于LED瞬間響應電流變化并且沒有阻尼效果，因此驅動程序必須具有足夠的調光步驟才不會察覺到變化。為了滿足這一要求，LED調光引擎采用PWM3來控制LED的調光。PWM3是一個16位分辨率PWM，從100％占空比到0％占空比具有65536步，確保了平穩的照明級轉換。

**LED色溫轉換 **

LED驅動器還可以改變LED的色溫。這種顏色變化對于消費者來說是顯而易見的，并且削弱了對LED的高質量照明體驗的要求。圖3顯示了典型的PWM LED調光波形。當LED關閉時，由于輸出電容器的緩慢放電，LED電流逐漸減小。這種情況會導致LED的色溫變化和更高的功耗。

圖3：LED調光波形

通過使用負載開關可以消除輸出電容的緩慢放電。例如，在圖2中，電路使用Q2作為負載開關，LED調光引擎同步關閉COG PWM輸出和Q2，以便切斷衰減電流的路徑并使LED快速關閉。