一种全彩LED驱动电路的设计方案.docx

一种全彩LED驱动电路的设计方案发光二极管（Light Emitting Diode，LED）是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光，随着LED的应用越来越广，对于其驱动电路要求也越来越高现在大多数场合需要采纳恒流输出的开关电源，对于全彩LED灯而言，采纳传统的RGB分别驱动在面对既要调色温又要调整亮度时候会有明显的缺陷，基于这点，通过改良HSI模型，设计了这款适合与全彩LED的驱动电路传统的RGB模型需要R，G，B分别调整，而HSI模型主要将亮度和色度分开，通过H，S，I三个参数分别调整，H（色度），S（饱和度），I（亮度）HIS模型下的驱动电路通过单片机掌握总线驱动电流来限定I参数（亮度），通过R，G，B三端反馈调整R，G，B的综合比例（H参数），经由光线传感器猎取光亮度的饱和程度S参数，达到驱动电路调整的目的 1 总体设计 图1为HIS模型下全彩LED驱动电路的总体设计硬件部分采纳恒流驱动芯片PT4115，采纳总一分的方式进行RGB驱动，通过采样电路猎取R，G，B三路电流信号反馈，用来调整R，G，B的比例软件采纳STC系列单片机作为主调整模块，通过猎取A／D转换调整三色颜色比例，采纳PID调整方式，以保证调整的稳定。

图1 LED 驱动电路总体设计图 2 LED驱动电路硬件设计 2.1 恒流驱动原理 如图2所示，这里由两只特性相同的管子VT0和VT1构成，两管的放射极分别接入电阻Re0和Re1 图2 恒流驱动电路 电阻R中的电流为基准电流，其表达式为： 所以集电极电流为： 由于这里通过转变Ic1和Ir的关系，使工Ic1和Ir呈比例关系，从而克服镜像恒流源电路的缺点理论推导证明： 可见，只要转变Re0和Re1的阻值，就可以转变Ic1和Ir的比例关系，其基准电流Ir为： 通过Re0和Re1电流负反馈电阻，从而使恒流源的输出电流Ic1具有更高的稳定性 2.2 PWM掌握恒流源驱动 PWM调整是指通过一个周期内脉宽占空比的形式来驱动LED的方式，LED的平均驱动电流取决于脉冲波形的占空比和LED额定驱动电流，在驱动电流固定时，通过转变PWM占空比可以调整驱动电流大小为了避开闪耀，故PWM调整的频率选择在500 Hz左右如图3所示 图3 测量结果 这里采纳LED驱动芯片PT4115。

PT4115是一款连续电感电流导通模式的降压恒流源IC，能将直流电压直接转换成稳定的恒流输出 图4为在PWM调光模式下外加PWM脉冲驱动信号和输出驱动电流的测量结果PWM占空比从0～100％从图中可以清晰的看到，通过转变不同的PWM占空比可以调整额定电流，PT4115能够输出1.2 A的电流 图4 驱动电路图 输出的额定电流由以下公式得到： 式中：D为PWM的占空比 3 HSI模型 3.1 HIS模型的转换 RGB模型面对电路，而HSI模型与人的颜色感知一一对应，所以需要通过RGB模型完成到HSI模型的转换： 式中：H重量表示色调；S代表饱和度；I代表亮度 3. 2 基于HSI模型驱动设计方案 主要通过HSI模型掌握RGB模型，如图5所示，通过I重量作为总线掌握，再又驱动电路设定颜色，并让R，G，B三种重量经过加法器之后进行自稳定，传感器猎取光线亮度条件，并转换为S重量用来处理以下是详细的模块实现：通过向HCS12单片机中设置环境亮度以及色温，掌握4线共阴的全彩LED，通过采样电阻反馈RGB三种颜色驱动电路中的电流信号，从而通过调整三色比例达到调整色温的目的。

再通过光亮度传感器向单片机反馈数据，直接调整总线驱动电路限定额定电流，从而掌握全彩LED灯光的亮度当调整为白色灯光时，只需固定好三色比例为1：1：1，从而直接调整总线驱动电路就可调整LED的光亮度这里需要对每路驱动电路分别使用PT4115作为驱动电路 图5 H SI 模型驱动设计图 4 软件设计及仿真 这里稳定色温采纳离散PID调整的方式： 首先进行参数的设定，A／D转换之后通过加法器猎取H重量，H重量代表色温，通过PID调整稳定色温达到在调整LED亮度之后，颜色不变通过调整P，I，D三个参数，让光亮度的变化可以尽量地适应人眼对于光的感受PID调整与仿真见图6 图6 PID 调整与仿真图 5 结语 本文争论了LED恒流源PWM调整，介绍了PWM调整的电路，并提出了一种基于HSI模型的驱动掌握电路，通过HSI模型掌握RGB模型，并且可以通过三色驱动电路比例调整达到所需要的颜色该电路可以克服调整亮度的时候会产生色差，亮度不好调整的问题，依据个人喜好调整LED灯具的光强和色温，通过直接调整总线驱动电路限定额定电流，从而掌握全彩LED灯光的亮度，从而使此驱动电路达到了良好的照明效果。

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