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从移动手持设备到LED手电等众多产品均需要半导体照明(SSL)亮度的控制，Christopher James Glaser解释了在上述产品应用中模拟实现技术如何能比PWM亮度调节提供更高的效率。
从移动手持设备到LED手电等众多产品均需要半导体照明(SSL)亮度的控制，Christopher James Glaser解释了在上述产品应用中模拟实现技术如何能比PWM亮度调节提供更高的效率。
模拟和PWM亮度调节技术都通过控制LED驱动电流来达到目的，因为驱动电流与光输出成正比。模拟亮度调节技术操作简单、成本低廉，并且由于在低驱动电流的情况下LED上的正向电压更低，模拟方案比PWM方案的效率更高。
模拟亮度调节技术需要另外的参考电压来产生一个模拟电压，例如使用RC过滤器对输入法波进行处理，或从价格较高的数模转换器（DAC）得到。图1中所示的电路避免了上述方案的复杂性，通过调节电位器提供简单且具成本优势的模拟亮度调节。该整体解决方案高效、低成本、器件数量少，适合单颗大电流LED（例如Osram的Golden Dragon系列）应用于小体积、电池供电的器件中。
图1.LED驱动器使用电位器R1进行模拟亮度调节
电路的工作原理
该电路需要一个能进行同步电压调节的转换器，能从高至17V的电源提供高达1A的输出电流，例如TPS62150.图1中的转换器通过反馈（FB）针脚控制电阻R2上的电压。FB电压由一精确的内部参考电压（通常为0.8V）和SS/TR（慢速启动/跟踪）针脚上的外部输入来共同控制。
当SS/TR针脚上的电压低于1.25V是，FB针脚的电压会以0.64倍率跟踪SS/TR针脚上的输入电压，表达为方程：-VFB=0.64*VSS/TR 。通过控制FB电压,亦即R2上的电压，该IC调整LED的驱动电流。
SS/TR针脚具有内奸电流源，一般为25µA。它被用来为电容充电并使SS/TR针脚能平滑、线性的变化。在转换器中通常会由此建立一个线性、精确控制的逐渐升高的输出电压，同时减少由输入源异常涌入的电流。而在本设计中，则使用了一个接地的电阻为SS/TR提供了一个固定电压。
SS/TR针脚处设置了一电位器以使针脚处的电压处于250mV和0V之间，电位器电阻分别为100kΩ和0Ω。当R2电阻为0.15Ω时，LED电流变化区间为1.07A和0A。由于FB针脚电压跟随SS/TR针脚电压线性变化，于是电位器如图2所示为LED提供了线性模拟亮度调节。
图2.如图1中所示电路亮度调节的线性，一点位器实现亮度调节。
由于FB针脚电压相对较低，本电路具有非常高的效率。该低电压减少了sense电阻R2上的功率损失。另外，当照明负载的电流较低时，TPS62150可使用节能模式以在负载范围的绝大多数部分保持高效率。图3显示了图1电路运行在12V输入下得效率，并在开关输出中使用TDK的VLF3012ST-2R2电感。
图3.如图1中所示电路在整个亮度调节范围内的故障。
该电路的效率更进一步提高，而代价是电路的尺寸。例如你可以将FSW（频率选择）控制针脚与输出电压相连，这将降低运行频率，并且/或者选择一个具有更低直流电阻DCR、更加交流损失特性的电感。尽管这两种方式将会占用更多的电路板面积，但有可能使效率超过90%。图1所示的电路设计提供了一个小面积但具有优异（尽管不是最佳）效率的解决方案。
电路限制
由于该电路使用了非精确的模拟输入（手动调节的电位器）来控制LED电流，sense电阻、电位器电阻及SS/TR针脚电流的容差以及它们如何影响LED的亮度就并不重要了。如果LED太亮，用户可简单地调低电位器电阻。如果LED太暗了，则只需调高电位器的电阻。使用多项电位器，可为诸如手电和背光等普通应用提供有效的亮度控制。
该设计的一个缺点是SS/TR和FB针脚间的电压差。当减压电位器电阻是SS/TR针脚电压降至0V时，LED中仍会有50mA的电流。于是LED并不能被完全关掉，除非在使能(EN)针脚处增加一个具有负载电阻的接地开关。
其他模拟亮度调节方法
使用上述电位器电路的优势是其简单和成本优势。模拟调节亮度所需的精确电流源在IC中本身已具备，通过用户可调电阻来得到相应的光输出。除了此电位器作为控制输入，不需要其他的器件。
如果没有线程的精确电流源，则需要考虑其他方法来产生模拟亮度调节所需的模拟电压。一些传统的选择包括：使用另一单独的参考电路IC电路来长生一个精确的模拟电压；通过RC过滤器来调节微控制器PWM输出的占空比；或者使用微控制器及DAC。
上述三种方法都需要用户输入来改变光亮。因此即使使用了独立参考电压IC，仍然电位器作为IC的输入来调整电压并控制光输出。因此替代参考IC方法比本文所提出的简单方法成本更高。
其中后两种方法都需要微控制器（Microcontroller），会显著增加成本支出。只能手机和GPS系统会需要微控制器，而一般来说手电是不需要的。选择使用该方法取决于产品的定位，如优美的用户界面能使部分产品受益，包括触摸屏控制等。
第三种选择使用尺寸较大而且较贵的DAC。DAC提供的模拟电压输出具有更加的粒度，也就是能比电位器更精准的控制光输出。在成本允许的情况下可选用此方法。
在电压转换器的SS/TR针脚使用电位器是一种简单、尺寸小巧且低成本的方法，为背光和手电等大电流LED应用中提供线性模拟亮度调节。使用模拟亮度调节，12V输入源的条件下在大部分亮度范围下得效率能保持在85%左右。整个电路系统除去大功率LED，只需要6个部件。
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