Статья: Управление светодиодами
Контроллеры, которые имеют компаратор и ECCP могут использовать сигнал компаратора для управления временем отключения ШИМ сигнала.
Микроконтроллеры с компараторами и SR-триггером могут использовать сигналы компаратора и/или импульсы таймера для включения и выключения выхода триггера
Периферийная микросхема внешней ШИМ также может быть использована. Данная опция используется, когда требуются несколько высокоскоростных ШИМ каналов
ШИМ сигналы могут быть сгенерированы программно. Данная опция более дешевая и используется когда требования к частоте ШИМ и разрешению скважности не очень высокие.
Микроконтроллеры PIC с интегрированным компаратором, такие как PIC12F609 могут быть использованы для разработки простого драйвера светодиодов. В PIC12HV609 добавляется внутренний регулятор, позволяющий работать от постоянного напряжения более 5В.
Схема повышающего драйвера на компараторе представлена на рис.5.
Рис. 5. Схема повышающего драйвера на компараторе
Пример использования PIC12HV615 в светодиодной RGB схеме представлен на рис.6.
Рис. 6. Пример использования PIC12HV615 в светодиодной RGB схеме
Микроконтроллеры с расширенной аналоговой периферией
Некоторые контроллеры, такие как PIC16F616 имеют SR-триггер, который может использоваться совместно с компараторами и другими цифровыми сигналами. Цифровые сигналы, такие как импульсы таймера или сигналы компаратора могут быть запрограммированы для установки или сброса SR-триггера. Эти программные опции позволяют сгенерировать практически любой тип управляющего сигнала. PIC16F785 имеет два интегрированный операционных усилителя, два интегрированных компаратора, два SR-триггера и настраиваемый источник опорного напряжения. Эта комбинация периферийных устройств может быть сконфигурирована для выполнения большого числа схемных SMPS топологий. Схема обратноходового конвертера на PIC16HV785 с корректором коэффициента мощности и управлением яркости представлена на рис.7.
Рис. 7. Схема обратноходового конвертера на PIC16HV785 с корректором коэффициента мощности и управлением яркости
Высокоскоростные ШИМ контроллеры MCP1630 и MCP1631
MCP1630 и MCP1631 - контроллеры ШИМ, применяемые для драйверов мощных светодиодов. MCP1630 - 8-выводная микросхема, которая содержит компоненты, необходимые для аналогового генерирования ШИМ, включая усилитель сигнала ошибки, компаратор и вывод выходного тока для управления мощным транзистором. MCP1630 разработан для использования с микроконтроллером, который обеспечивает тактирование. Микроконтроллер задает частоту ШИМ и максимальный рабочий цикл. Максимальная частота - 1 МГц. Микроконтроллер может также управлять опорным входом для усилителя сигнала ошибки, в том случае, когда требуются функция управления яркостью и плавный старт. Несколько MCP1630 устройств могут быть подключены к микроконтроллеру для поддержки нескольких каналов питания. Когда несколько MCP1630 устройств задействованы, фазовая компенсация может быть применена к каждому входу таймера для устранения пульсаций тока шины. MCP1631 - это 20-выводная микросхема, которая в дополнение к функциональности MCP1630 имеет внутренний 5В и 3, 3В регулятор, управление выключением, защиту от перенапряжения, отключение осциллятора и усилители с коэффициентом умножения 10. Схема повышающего светодиодного драйвера на MCP1630 представлена на рис.8.
Рис. 8. Схема повышающего светодиодного драйвера на MCP1630
Демонстрационная плата повышающего светодиодного драйвера MCP1630DM-LED2
Это демонстрационная плата является расширенным DC-DC преобразователем, используемым для применений с мощными светодиодами. Плата имеет источник постоянного тока 350 мА или 700 мА (выбор осуществляется с помощью перемычки). Диапазон входного рабочего напряжения 9-16 В. Плата может поддерживать группы мощных светодиодов, мощностью до 30 Вт.
Пример дизайна программируемого источника постоянного тока с цифровым управлением MCP631RD-DCPC1
Это SEPIC DC-DC конвертор для применения с мощными светодиодами и заряда батареи. Диапазон входных напряжений 3.5-16В, а максимальная выходная мощность 8, 5 Вт.
Цифровое управление против аналогового управления
Светодиоды могут управляться полностью цифровой системой. Вместо измерения тока светодиода с помощью цепи операционного усилителя или компаратора, ток светодиода определяется АЦП. Обычно используется ПИД закон регулирования. Цифровая ШИМ периферия используется для управления светодиодами. Цифровой алгоритм вычисляет выходные параметры, базируясь на входных и обеспечивая рабочий цикл для ШИМ периферии. Сравнение функций аналогового и цифрового управления представлено на рис.9.
Рис. 9. Сравнение функций аналогового и цифрового управления
Дешевое цифровое управление
Некоторые применения источников питания требуют быстрого динамического отклика для компенсации изменения нагрузки. В этих применениях требуется быстрый АЦП и высокая производительность. Однако, светодиод обеспечивает стабильную нагрузку для источников постоянного тока. Вследствие этого, быстрый АЦП и быстрая обработка не всегда требуются для корректной работы цифровой системы регулирования в применениях с драйверами светодиодов. Недорогие микроконтроллеры семейств PIC12F или PIC16F с ССР периферией и АЦП могут быть использованы для управления светодиодами. ССР периферия используется в режиме ШИМ для управления схемой источника питания. Тактируемая от внутреннего 8 МГц генератора, ССР может обеспечить ШИМ частотой выше 100 КГц для минимизации размеров силовых компонентов. В виду того, что светодиод обеспечивает постоянную нагрузку, достаточно измерять выходной ток и настраивать скважность ШИМ с меньшим разрешением. Выборка 1000Гц является идеальной для многих применений. Схема повышающего светодиодного драйвера на PIC12HV615 представлена на рис.10.
