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    LED驅(qū)動器中I2C的LED控制方式

    發(fā)布時間:2023-06-08 責任編輯:lina

    【導(dǎo)讀】在電源設(shè)計上我們用得多的場合是,從一個穩(wěn)定的“高”電壓得到一個穩(wěn)定的“低”電壓。這也就是經(jīng)常說的DC/DC,其中用得多的電源穩(wěn)壓芯片有兩種,一種叫LDO(低壓差線性穩(wěn)壓器,我們后面說的線性穩(wěn)壓電源,也是指它),另一種叫PWM(脈寬調(diào)制開關(guān)電源,我們在本文也稱它開關(guān)電源)。我們常常聽到PWM的效率高,但是LDO的響應(yīng)快,這是為什么呢?別著急,先讓我們看看它們的原理。


    電源是整個電路板中重要的一塊了,電源不穩(wěn)定,其他啥都別談。

    在電源設(shè)計上我們用得多的場合是,從一個穩(wěn)定的“高”電壓得到一個穩(wěn)定的“低”電壓。這也就是經(jīng)常說的DC/DC,其中用得多的電源穩(wěn)壓芯片有兩種,一種叫LDO(低壓差線性穩(wěn)壓器,我們后面說的線性穩(wěn)壓電源,也是指它),另一種叫PWM(脈寬調(diào)制開關(guān)電源,我們在本文也稱它開關(guān)電源)。我們常常聽到PWM的效率高,但是LDO的響應(yīng)快,這是為什么呢?別著急,先讓我們看看它們的原理。

    下面會涉及一些理論知識,但是依然非常淺顯易懂,如果你不懂,嘿嘿,得檢查一下自己的基礎(chǔ)了。

    1、線性穩(wěn)壓電源的工作原理


    LED驅(qū)動器中I2C的LED控制方式


    2、開關(guān)電源的工作原理


    LED驅(qū)動器中I2C的LED控制方式


    如上圖,為了從高電壓Vs得到Vo,開關(guān)電源采用了用一定占空比的方波Vg1,Vg2推動上下MOS管,Vg1和Vg2是反相的,Vg1為高,Vg2為低;上MOS管打開時,下MOS管關(guān)閉;下MOS管打開時,上MOS管關(guān)閉。由此在L左端形成了一定占空比的方波電壓,電感L和電容C我們可以看作是低通濾波器,因此方波電壓經(jīng)過濾波后就得到了濾波后的穩(wěn)定電壓Vo。Vo經(jīng)過R1、R2分壓后送入個放大器(誤差放大器)的負端V+,誤差放大器的輸出Va做為第二個放大器(PWM放大器)的正端,PWM放大器的輸出Vpwm是一個有一定占空比的方波,經(jīng)過門邏輯電路處理得到兩個反相的方波Vg1、Vg2來控制MOSFET的開關(guān)。

    誤差放大器的正端Vref是一恒定的電壓,而PWM放大器的負端Vt是一個三角波信號,一旦Va比三角波大時,Vpwm為高;Va比三角波小時,Vpwm為低,因此Va與三角波的關(guān)系,決定了方波信號Vpwm的占空比;Va高,占空比就低,Va低,占空比就高。經(jīng)過處理,Vg1與Vpwm同相,Vg2與Vpwm反相;終L左端的方波電壓Vp與Vg1相同。如下圖


    LED驅(qū)動器中I2C的LED控制方式


    當Vo上升時,V+將上升,Va下降,Vpwm占空比下降,經(jīng)過們邏輯之后,Vg1的占空比下降,Vg2的占空比上升,Vp占空比下降,這又導(dǎo)致Vo降低,于是Vo的上升將被抑制。反之亦然。

    3、對比線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)電源

    懂得了線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)電源的工作原理之后,我們就可以明白為什么線性穩(wěn)壓電源有較小的噪聲,較快的瞬態(tài)響應(yīng),但是效率差;而開關(guān)電源噪聲較大,瞬態(tài)響應(yīng)較慢,但效率高了。

    線性穩(wěn)壓電源內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單,反饋環(huán)路短,因此噪聲小,而且瞬態(tài)響應(yīng)快(當輸出電壓變化時,補償快)。但是因為輸入和輸出的壓差全部落在了MOSFET上,所以它的效率低。因此,線性穩(wěn)壓一般用在小電流,對電壓精度要求高的應(yīng)用上。

    而開關(guān)電源,內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,影響輸出電壓噪聲性能的因數(shù)很多,且其反饋環(huán)路長,因此其噪聲性能低于線性穩(wěn)壓電源,且瞬態(tài)響應(yīng)慢。但是根據(jù)開關(guān)電源的結(jié)構(gòu),MOSFET處于完全開和完全關(guān)兩種狀態(tài),除了驅(qū)動MOSFET,和MOSFET自己內(nèi)阻消耗的能量之外,其他能量被全部用在了輸出(理論上L、C是不耗能量的,盡管實際并非如此,但這些消耗的能量很小)。


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