为MAX6948 WLED (白光LED)驱动器增加外部PWM控制功能

2011-02-22 10:26:54来源: 互联网

MAX6948 WLED (白光LED)驱动器的输入电压范围为+2.7V至+5.5V,可以将输出电压提升到+28V,用于驱动手机背光。如果WLED的标称正向导通电压为3V,MAX6948的额定28V高压端口可以驱动9只串联的WLED,用于手机LCD屏的背光。该高压端口能够保持稳定的30mA电流,这些串联背光LED的亮度通过一个10位、1024级的PWM电路进行控制。

另外,MAX6948有五个GPIO,可直接驱动由电池供电的LED或作为漏极开路I/O使用。作为LED驱动器使用时,额定电压为8V的输出端口能够提供10mA或30mA (最大值)的恒定电流,并带有8位、256级PWM亮度控制。

MAX6948集成器件产生驱动不同LED亮度的PWM信号,通过I²C命令控制。Boost转换器的输出能够驱动WLED,使其置于全亮、全闭状态,或按照10位分辨率设定PWM占空比。最大电流由反馈电阻RB决定。如果RB为3.3Ω,则通过LED的最大电流近似为30mA (VFB/RB = 100mV/3.3Ω  30mA);如果RB为30Ω,对应的最大电流近似为3.3mA。反馈电压VFB稳定在100mV左右,用来控制流过WLED的最大电流。通过调节反馈电阻,可以增加额外的WLED亮度调节方式。

增加外部PWM控制

有些手机处理器具有PWM输出,可直接调节LED亮度。借助该输出,可以根据不同需求,利用外部PWM信号和I²C命令调节LED亮度。MAX6948不具备外部PWM输入,但可以通过配置电路(图1)增加一个外部PWM亮度调节。


图1. 该电路在MAX6948 WLED驱动器上引入一个外部PWM控制,PWM信号由微控制器产生,频率为5kHz,占空比范围为0至100%。

该方案中,PWM控制信号由MAXQ2000微控制器评估(EV)板产生。电路输出电压范围为0V至+3.3V,频率为5kHz;占空比可以在0%至100%之间调节。MAX6948安装在其评估板上,利用Vishay® SI4800BD n沟道FET晶体管调制反馈电阻。在手机应用中,应使用小尺寸、低漏-源电阻RDSON的n沟道FET晶体管。否则,应减小RB电阻以补偿较大的RDSON。SI4800BD具有极低的导通电阻,但采用的是8引脚SO封装。考虑到PWM频率只有5kHz,使用MAXQ2000的驱动器时可以忽略极电荷的影响。由于晶体管工作在开、关状态,其功耗可以忽略不计,图2给出了测试装置。


详细图片(PDF, 1.8MB)
图2. 测试装置,左侧为MAXQ2000评估板,右侧为MAX6948电路板。

测试结果

图3至图5是利用电流探头获取的测试结果,显示了流过串联WLED的电流。开启MAX6948的内部PWM功能,占空比设定为50%。图3为外部PWM信号占空比为15%时的LED电流,图4所示为外部PWM信号占空比为85%时的电流,图5给出了外部PWM信号对串联WLED电流的影响。

数据显示,由于时间常数和MAX6948的反馈,LED电流不会在最小值(由30Ω电阻决定)和最大值(由3.3Ω电阻决定)之间切换。平均幅度和PWM摆幅随外部PWM占空比设置而改变。


图3. 外部PWM信号占空比为15%时的LED电流


图4. 外部PWM信号占空比为85%时的LED电流


图5. 外部PWM信号对LED电流的影响

这个例子中,外部PWM信号实际改变了n沟道FET晶体管的瞬时导通电阻和平均导通电阻,从而改变了流过串联LED的电流。该电路中,需要注意两个问题。首先,外部PWM信号的频率为5kHz,远远高于125Hz内部频率;其次,外部PWM信号还调节了LED电流的直流分量。基于这两个因素,可以避免双PWM亮度调节通常存在的“竞争”问题。改变外部PWM信号的占空比,内部PWM信号占空比范围为0%至100%,外部控制始终有效。在不同的占空比组合中没有出现“竞争”现象。

LED的流明一定范围内与其导通电流呈线性关系,图6给出了MAX6948评估板上使用的Kingbright® WLED的流明与正向电流的对应关系,在3.3Ω至30Ω之间调节RB电阻,产生30mA至3.3mA的正向电流。如图6所示,在3mA至30mA电流范围内,电流与流明之间近似为线性关系。外部PWM信号占空比为0%时,对应于3mA电流的亮度;外部PWM信号占空比为100%时,对应于30mA电流的亮度。这些结果基于内部PWM信号完全导通而得出。通过I²C命令开启器件内部PWM功能时,可以将亮度设置在较低水平。

关键字:增加  外部

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0222/article_5057.html
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