• 回复
  • 收藏
  • 点赞
  • 分享
  • 发新帖

电位器线性调光方案简介

       LED调光方式从调光信号上可分PWM调光与模拟调光两种,从信号源种类可以分为单片机与电位器调光两种。常规电位器调光,虽然可以实现电流的调整,却无法像PWM调光那样拥有良好的线性度。下面我们分析常规电位器调光线性度差的原因,并给出改进方法,使之拥有良好的线性度。

常规电位器调光分析

XL300X为例,常规电位器模拟调光电路如图所示:

1.XL3001常规电位器调光电路

输出电流可以近似用下式表示:

备注:

1.VA为固定电压源5VVCS为基准电压0.21VRcs为限流电阻,R2为电位器,R1R3为定值电阻;

2.如果计算出IOUT的值为负值,则表示输出电流为0

从上式看出,电位器R2位于分母位置上,故输出电流不可能与电位器阻值呈线性关系。按原理图中所给值计算,输出电流与R2阻值关系见图2。从图中可以看出,输出电流与电位器阻值是非线性的关系。

2.常规电位器调光输出电流与电阻值关系

改进的电位器调光方式

同样以XL3001为例说明,与图1相比,图3主要多出LM321TL431,电流原理简要说明如下:

TL431输出2.5V电压为电位器供电,电位器抽头对地阻值为RX,即电位器抽头对地电压正比于RX阻值;LM321用作电压跟随器,故LM321输出的电压VA等于电位器抽头处电压,即VA正比于RX

输出电流可以近似用下式表示:

备注:

1.VA为电位器抽头对地分到的电压,VCS为基准电压0.21VRX为电位器抽头对地电阻值,Rcs为限流电阻,R4为电位器标称最大阻值,R1R2为定值电阻;

2.如果计算出IOUT的值为负值,则表示输出电流为0

从上式可以看出,RX在分子位置上,输出电流 IOUTRX呈线性关系。按原理图中所给值计算,输出电流与RX阻值关系见图4

3. 改进后的XL300X电位器调光电路

4. 改进后电位器调光输出电流与电阻值RX的关系

设计注意事项

1.TL431的输出电压建议设置为2.5V,可以确保系统在通电、断电过程中不会出现闪烁;

2.输出接1LED时(输出电压3.3V左右),TL431的供电电阻R5不要超过3K,否则在上电或断电过程中,有可能出现闪烁的现象,同时输入电压较高时,需要考虑R5电阻的损耗;

3.电位器阻值几乎可以任意选定(推荐50-500K以内),且不会影响输出的一致性。

全部回复(8)
正序查看
倒序查看
斌520
LV.9
2
2018-08-29 16:30
集成度再高一些,电路会更精简些
0
回复
hylylx
LV.9
3
2018-08-30 08:32
有一种指数电位器不知道吗?
0
回复
2018-08-30 10:22
@斌520
集成度再高一些,电路会更精简些

电路可以算得上精简,除必须用到的容阻,

0
回复
2018-08-30 10:24
@hylylx
有一种指数电位器不知道吗?
线性和指数电位器,都可以充分利用,主要应用得当,也是成功的方案。
0
回复
2018-08-30 12:57
设计得很合理,非常不错。
0
回复
2018-08-30 13:51
@zhaoshiwen
设计得很合理,非常不错。

谢谢老师的赞许,还请多多指点!

最近还做了个,全亮和半亮的电路麻烦看下

输入 12V~24V,输出接 3 串 LED,电压在 9.6V 左右。当 VL/VH 同时接高时,实现低亮,输出电流 1.2A;当 VH接高时,实现高亮,输出电流 2.8A。

0
回复
2018-08-31 15:04
加油~
0
回复
2018-09-04 09:35
@电源网-璐璐
加油~
PWM调光

二极管方式

使用1N4148二极管调光原理图见图1。当PWM DIMMING处给高电平,CS引脚电压高于正常工作的基准值,XL3001被关断;当PWM DIMMING处给低电平,由于1N4148的隔离,CS引脚不受影响,芯片正常工作。

优点:外围器件简单,3.3V5VPWM信号调光效果一样。

缺点:不支持高频调光,线性度较差,调光时通过手机或相机可看到频闪(通常人眼不可见)。

注意事项:调光频率不要超过500Hz,大占空比(小输出电流)部分可适当屏蔽。

RC滤波方式

RC滤波方式调光原理图见图2PWM信号经RC滤波为直流信号后,叠加到CS引脚,实现调光功能。调光的电流可以用下式表示:

理论上输出电流计算公式

简化后的输出电流近似值计算公式:

2 RC滤波方式调光及实测结果:(测试值与理论值基本重合)

其中VCS为基准电压,XL3001VCS0.21VVPWMPWM信号的高电平电压,5V3.3V居多,DUTYPWM信号的占空比,如果计算出的值为负,则表示LED已经关断。

优点:支持高频调光,无频闪,小占空比(大输出电流)时电流一致性较好;

缺点:输出电流调至较小时,由于芯片基准电压与电阻的偏差问题,导致一致性略差;

注意事项:

1. PWM信号幅值为5V3.3VR2阻值不同(使用3.3VPWM信号时,R2可选12K

2. 多路同时输出时,会出现小电流时亮度会不一致(人眼可见)、多路LED关机时的关机电压不同等问题,建议调光亮度控制在15%100%范围内。

电位器调光

非线性方案

非线性的电位器原理图见图3。通过调整电位器的电阻值来改变叠加到CS引脚的电压,从而实现调光功能。输出电流可表示为:

其中VCSXL3001的基准电压,XL3001VCS0.21V

优点:电路简单。

缺点:最大电流无法达到VCS/RCS;由于非线性的问题,在调节电位器时,在电阻较小时,即使电阻变化很小,输出电流出会有较大的变化,而在电阻较大时,即使电阻变化很大,输出电流的变化也很小。

注意事项:尽量避免使用过大的电位器,否则上述的缺点会更加凸显。

3  电位器(非线性)调光方案及实测结果:

0
回复