有多难？
戳一下试试看！
→_→
长摁识别
白光LED的电学特性具有很强的离散性，而且白光LED是一种同态电光源，是一种半导体照明器件。它具有体积小、机器强度大、功耗低、寿命长，便于调节和掌握以及无污染等特色，是一种有极大发展前景的新型光源产品。但由于白光LED正向伏安特性非常陡，为其供电比较困难，白色LED事情电压的较小颠簸就会导致事情电流的急剧变革，乃至可能烧坏LED。为了保持LED事情电流稳定，担保LED能正常可靠的事情，驱动电路设计至关主要。这里设计一种基于PWM的可调光LED驱动电路，可供应LED所需的电压和电流，且具有色温高、经济实用、寿命长的特点。
1 白光LED的电特性
1.1 LED发光强度与电流的关系
LED器件在极限事情电流范围内发光强度随正向电流的增加而增加，但不同半导体材料制成的LED器件，其发光强度与正向电流的变革关系有所不同。从总体上看，发光强度Ir都是随着正向电流If的增加而增加的。
Ir与If的关系曲线描述为达到所需的发光强度，LED该当用多大的电流来驱动。LED发光强度与正向电流的关系如图l所示。图1中的曲线以赤色发光LED为例，当正向电流约40 mA时，赤色LED的发光强度险些不再发生变革。也便是说，只要掌握赤色LED阵列的正向电流达到一定值，其发光强度也就趋向饱和。
1.2 温度对白光LED正向电流的影响
白光LED的正向电流的大小也随温度的变革而变革的，图2是常用白光LED的许可正向电流随温度的变革曲线。
2 LED的PWM驱动办法
2.1 PWM旗子暗记的事理和形成
PWM调光基于人眼对亮度闪烁不足敏感的特性，使负载LED时亮时暗，如果亮暗的频率超过100 Hz，人眼看到的便是均匀亮度，而不是LED的闪烁。PWM调光通过调度亮和暗的韶光比例实现调度亮度。这种方法通过把可调占空比和固定频率的数字旗子暗记加到调度亮和暗韶光比例的引脚即可实现调光，但调光的范围取决于器件内部电路软启动或规复正常事情的速率，因而范围不是很宽。
PWM事理因此一固定直流电压经由以一定频率打开与闭合的开关K，从而掌握改变LED上的电压。设当LED接通时的最大电流为Imax。开关开闭周期为T，每次闭合时间为t，则当占空比为D=t／T时，LED的均匀电流为：
由(1)式可知，当T不变(即开关的开关频率同定)时，只要改变导通韶光t，就可以改变LED两端的均匀电流。从而改变LED的亮度。
脉冲调宽旗子暗记的形成电路有3种：1)可用电压-脉宽变换器产生，即硬件产生脉宽调制旗子暗记；2)由软件定时产生，由定时器定时，定时韶光受软件掌握，并从脉宽旗子暗记的输出口P1．0或其他口输出脉宽可调旗子暗记；3)由单片机掌握外接定时／计数器(如8253)硬件电路产生脉宽调制旗子暗记，只需用两个计数器分别事情于办法l和办法2，通过硬件连接便可以产生脉宽调制旗子暗记。个中，第1种是硬件电路实现，电路繁芜。第2种利用定时器TO，但由于系统计数器不敷，必须扩展。第3种是利用8253，非常方便，而且占用的软件韶光少。
Atmega 16单片机带有4通道PWM，而且有快速PWM模式、相位改动PWM模式等多种事情模式。考虑到本钱及全体系统的简化，本设计直策应用Atmega 16单片机产生脉宽调制旗子暗记。
2.2 PWM驱动白光LED
LED的发光强度基本上正比于通过LED器件的电流，这解释脉冲电流的均匀电流与直流电流相同的条件下，LED的发光亮度一样。其余，用高幅值的脉冲电流驱动LED，然后通过调节脉冲的占空比得到较得当的均匀电流，这样可以降落功耗。由于当LED事情在脉冲状态时，人眼觉察到的LED亮度值是介于峰值亮度与均匀亮度值之间的。因此，脉冲电流驱动LED可比直接恒流驱动的LED更亮，即得到同样的发光亮度，脉冲电流驱动办法比直流电流驱动办法所须要的均匀电流值更小。
其次，对付LED，如果采取脉冲电路驱动，其掌握部分采取脉宽调制办法，与恒流掌握办法比较，掌握部分的掌握效率会有比较大的提升，其余还可去掉限流电阻或减小其值。因此，从节能的角度出发，采取脉冲电源驱动办法更好。
脉冲驱动办法是利用人眼的视觉惰性，采取重复向LED器件通断供电的办法使之点亮的。但采取这种驱动办法常日需考虑脉冲电流幅值的确定和重复频率的选择。要得到与直流驱动办法相称的发光强度，脉冲驱动电流的均匀值Ia应与直流驱动的电流值相同。如图3所示，均匀电流是瞬间电流i的韶光积分。
对付矩形波，有
式中，Ic为直流驱动电流值，Ia为脉冲驱动电流均匀值，IF为脉冲电流幅值，ton／T是占空比。
为了使脉冲驱动办法下的均匀电流Ia与直流驱动电流Ic相同，则需使其脉冲电流幅值IF知足
可见脉冲驱动时，脉冲电流的幅值是直流驱动电路的电流幅值的T／ton倍。需把稳驱动器件的事情频率，当频率超过一定范同，器件将无法正常事情，由于器件无法正常导通和关断。LED的事情频率是10 MHz到几百MHz范围内。
3 LED照明电路设计
3.1 白光LED供电电源
LM317是可调三端正电压稳压器，输出电压范嗣为1．2～37 V时能供应超过1．5 A的电流。此稳压器易于利用，只通过2个外部电阻设置输出电压。事情时，LM317建立并保持输出与调节端之间1．25 V的标称参考电压(Vref)，该参考电压由R1转换为编程电流，该电流经R2到地，如图4所示。
由于此处调节真个电流IADj掌握小于100μA，这一偏差可忽略。一个白光LED须要3．3 V直流电压，本设计为3个白光LED串联，需LM317输出9．6 V直流电压，由于LED与场效应管串联，故撤除场效应管的压降，可得LM317输出的电压约10V。先确定R1的电阻为220Ω，得出电位器R2的电阻值为1．4 kΩ。
3.2 白光LED的驱动电路
本设计是PWM旗子暗记经由三极管VQ1的基极连接到P沟道功率MOSFET IRF9540的栅极上。P沟道功率MOSFET的栅极驱动采取大略的NPN三极管驱动放大电路，以改进MOSFET的导通过程，减少驱动电源的功率。当驱动电路直接驱动功率MOSFET时会引起被驱动功率MOSFET的快速开通和关断，这就可能造成被驱动功率MOSFET漏源极间电压的振荡。一则引起射频滋扰；二则有可能造成功率MOSFET遭受过高的电压而击穿破坏。为办理这一问题，需在被驱动功率MOSFET的栅极与驱动电路的输出之间串联一只无感电阻R1。当PWM波输出高电平时，三极管VQ1导通，从而使MOSFET的栅极电压低于源极电压，MOSFET的源极和漏极导通，LED点亮；当PWM波输出低电平时，VQ1截止，LED熄灭。当PWM频率超过100 Hz时，人眼可视均匀LED的导通和截止韶光，产生LED亮度变革的觉得，其亮度与LED导通周期成正比，如图5所示。
4 结束语
白色LED具有寿命长、可低压驱动、安全稳定等优秀特性，因而成为极具发展潜力的新型光源，但LED的半导体特性使其供电系统设计比较困难。为了得到较高的发光效率和调光效果，设计了一个PWM驱动的LED照明电路。利用所设计的LED驱动电路不但方便掌握LED的亮度，而且与普通的驱动办法比较，可以极大调高色温。
