在LED恒流驱动器上加入PWM亮度调节的方法

图2所示电路采用MOSFET晶体管作为开关器件，有助于提高效率。

图2. 功率MOSFET作为开关器件

利用下式计算外部晶体管的功耗：

其中，tRISE为晶体管的上升时间，tFALL为晶体管的下降时间，T为PWM周期，tON/T为PWM亮度等级，I为LED总电流，RON为晶体管的导通电阻。欢迎转载，本文来自电子发烧友网(www.elecfans.com)

式2给出了晶体管开关损耗与导通损耗之和，开关损耗由开/关时间决定。当晶体管闭合或断开时，在晶体管两端电压从零上升到VLED的过程中，或者是在反方向变化时，几乎所有电流流过晶体管。

使用高速开关晶体管时，上升时间和下降时间通常为50ns。对于周期(T)为1/1000秒的PWM、LED电压(VLED)为5.5V、LED总驱动电流为200mA时，晶体管总功耗为：

若晶体管导通电阻为0.1Ω，则晶体管在最高亮度时的导通功耗为：

从式4可以看到，合理选择高速开关晶体管，能够将损耗降至最小。

主控与各端口的分层控制

有些LED驱动器的PWM亮度控制可以通过主控与各端口之间的分层控制实现。例如，MAX6964、MAX7313、MAX7314、MAX6965、MAX7315和MAX7316。如图3所示，各端口的PWM亮度控制波形重复多次。每重复一次相当于一次主机控制。由此，如果主机控制15级亮度调节，则控制波形重复15次。LED驱动器各端口的控制信号决定了波形的占空比。主控信号决定控制波形的重复次数。比如：某个端口的占空比为3/16，主控设置为4/15。波形的导通时间占整个周期的3/16，波形在全部15个时隙的前4个时隙重复。

图3. 主控和各端口的PWM亮度分层控制

遗憾的是，一个MAX6964的主控信号不能与另一MAX6964的端口信号相组合，以构成多芯片链路机制。因为，多个MAX6964之间无法实现时钟同步;每个端口的PWM控制导通时间不能与主控制器亮度调节信号的通/断时间窗口保持一致。如果时钟信号的边沿无法对齐则无法同步控制亮度，LED会变暗。由于时钟之间的相位偏差，也会导致LED周期性地闪烁(通、断)。

分层PWM亮度调节方案可以通过LED驱动器避免闪烁问题，适用于MAX7302等具有时钟同步机制和较宽的时钟频率范围的器件。图4给出了利用两片MAX7302和开关晶体管实现PWM亮度分层控制的典型电路。

图4. 利用两片MAX7302实现PWM亮度分层控制

其中一片MAX7302的输出端口连接在LED的阴极，每路输出端口作为一个独立的亮度控制端口。另一片MAX7302的输出通过外部晶体管连接在LED的阳极，这一MAX7302作为亮度主控制器。每个端口的亮度控制由外部1MHz高频时钟驱动，这是MAX7302工作时钟的上限。例如，将一个端口的亮度等级设置为15/33时，P2亮度控制端口输出作为主控制器的时钟输入。得到的主控制器等效时钟频率约为1000000/33 = 30kHz。该应用实例中，每个亮度控制端口可以用于调节RGB LED的颜色，而主控制器用来调节亮度。