為響應新能源法規(guī)的要求，LED正越來越多地被用作節(jié)能光源。與傳統(tǒng)燈具相比，它們具有決定性優(yōu)勢：能耗更低，壽命更長，并且有各種顏色可供選擇。例如，借助LED，世界上最大的教堂——羅馬圣彼得大教堂，現(xiàn)在得以呈現(xiàn)于全新燈光下。通過智能控制系統(tǒng)，即使是其重要藏品最小的細節(jié)也可以通過預設的照明場景進行一一呈現(xiàn)。這些數(shù)字控制系統(tǒng)集成了可編程LED驅動器，因此可按需激活LED。圖1顯示了一個3通道LED驅動器配置的示例。

數(shù)模轉換器(DAC)(在本例中為ADI公司的AD5686)的三個輸出電壓中的每一個都控制一個電壓-電流轉換器級，在每一級的負載路徑中放置獨立的LED，用于每個LED通道。所有三個轉換器級均由運算放大器(運放)ADA4500-2并連接一個用來控制LED電流的MOSFET實現(xiàn)。理論上，這個LED電流可以高達幾安培，具體取決于電壓源(VS)和負載電阻，在本電路中為2Ω。因此，選擇合適的MOSFET非常重要。

DAC輸出電壓的質量很大程度上取決于基準電壓源VREF。應使用高質量的基準電壓源。ADR4520就是這樣一個例子，如圖1所示。它具有極低的噪聲、超高的長期精度和出色的溫度穩(wěn)定性。

由于ADA4500-2的內部設計，典型的軌到軌放大器具有一定的非線性和交越失真。它們的輸入級由兩個并聯(lián)的差分晶體管組成：PNP級(Q1和Q2)和NPN級(Q3和Q4)，如圖2所示。

圖1.用于控制三個獨立LED的LED驅動器的簡化原理圖

圖2.運算放大器中的軌到軌雙極晶體管輸入級簡化版

根據(jù)所施加的共模電壓，兩組輸入對產生不同的失調電壓和偏置電流。如果共模電壓施加到放大器輸入端，與正或負電源電壓(VS)相差小于0.7V，則只會激活兩個輸入級中的一個。那么，僅會出現(xiàn)對應于有效級的誤差(失調電壓和偏置電流)。如果電壓升至0.8V，則兩個輸入級都將激活。在這種情況下，失調電壓可能突然改變，導致所謂的交越失真和非線性。

相比之下，ADA4500-2具有集成的輸入端電荷泵，無需第二個差分對即可覆蓋軌到軌輸入范圍，從而避免了交越失真。ADA4500-2的其他優(yōu)勢還包括低失調、低偏置電流和低噪聲分量。

在這類電路中，必須注意負載/電流路徑中由LED連線產生的電感。導線通常為數(shù)米長，如果沒有提供正確的補償，可能會導致異常的振蕩。此電路中的補償通過反饋路徑實現(xiàn)，它將由分流電阻測量的電流返回到運算放大器的輸入。應根據(jù)產生的電感調整ADA4500-2上現(xiàn)有的電阻和電容電路。

利用圖1所示的電路，能夠更簡易地實現(xiàn)可通過DAC編程以用于精確照明控制應用的多通道LED驅動器。根據(jù)特定需求進行適當調整以避免功能異常也是十分重要的。

結論

本文所述的電路顯示了創(chuàng)建可編程LED驅動器更簡單的方法，該驅動器非常適用于需要緊湊、可擴展、易于供電和高線性度電源的精確照明控制應用。不過，尺寸必須適應應用的要求，以避免由于各種存在的電感(例如線路電感和寄生電感)引起的任何故障。