使用MAX25510和MAX25511混合調(diào)光

本應(yīng)用筆記概述了LED背光驅(qū)動器件電流調(diào)節(jié)的兩種不同方法。本文詳細介紹了MAX25510和MAX25511允許兩種方法組合使用的情況。

介紹

本應(yīng)用筆記介紹了將調(diào)光信號施加到背光高亮度LED驅(qū)動器的不同方法。具體而言，MAX25510和MAX25511是獨立的峰值電流模式控制LED驅(qū)動器，可驅(qū)動多達4個LED串;四個集成電流輸出中的每一個都吸收高達 120mA 的電流，并且 LED 電流值可通過真脈寬調(diào)制 （PWM） 調(diào)光、模擬調(diào)光或兩者的組合（稱為混合調(diào)光）連續(xù)調(diào)節(jié)。

MAX25510和MAX25511的典型應(yīng)用電路如圖1所示。

通過將具有適當頻率和所需占空比的方波信號分別注入前面介紹的器件的DIM和ADIM引腳，激活真正的PWM和模擬調(diào)光功能?；旌险{(diào)光代表了前兩種方法的結(jié)合，可以幫助減少電磁干擾（EMI），提高調(diào)光比，并降低應(yīng)用中的音頻噪聲。

以下段落簡要介紹了PWM調(diào)光，模擬調(diào)光和混合調(diào)光的優(yōu)點和缺點

高分辨率圖像 ?
圖 1.MAX25510-MAX25511的典型應(yīng)用電路（升壓拓撲）。

真正的 PWM 調(diào)光

真正的 PWM 調(diào)光迫使 LED 按照調(diào)光信號的編程頻率和占空比打開和關(guān)閉。由于LED峰值電流在整個調(diào)光范圍內(nèi)保持恒定，因此色溫沒有變化，并且可以實現(xiàn)非常低的最低亮度水平，而不會在光輸出中產(chǎn)生較大的誤差。

這種方法在高亮度狀態(tài)下較弱，其中效率與負載電流的關(guān)系受到LED電流開啟時電路電阻元件的較高傳導(dǎo)損耗的影響。此外，如果使用陶瓷電容器，輸出端會產(chǎn)生相當大的開關(guān)噪聲;如果PWM信號的頻率在可聽范圍內(nèi)，則會產(chǎn)生噪聲（參見應(yīng)用筆記7060：如何降低MAX20444應(yīng)用中的PWM相關(guān)噪聲，了解降低音頻噪聲的方法列表）。

MAX25510和MAX25511跟蹤DIM引腳上的外部PWM調(diào)光輸入，可提供最小導(dǎo)通時間為300ns的輸出脈沖。PWM調(diào)光頻率可以在100Hz的范圍內(nèi)，該值對調(diào)光比不會太不利。

模擬調(diào)光

模擬PWM調(diào)光涉及獲取PWM輸入并將其轉(zhuǎn)換為模擬控制信號。LED峰值電流值根據(jù)所施加信號的占空比線性降低一個系數(shù)。

從降噪的角度來看，這種調(diào)光方法是有益的，因為LED電流始終是連續(xù)的，并且消除了輸出陶瓷電容器在高亮度下的振動引起的任何聲音噪聲的可能性。由于導(dǎo)通損耗較低，在較低亮度水平下，效率與負載電流的關(guān)系得到改善。

另一方面，當LED純電流控制時，最小亮度水平受到LED非線性的限制。因此，在不損失分辨率的情況下，無法提供非常小的電流值。

MAX25510和MAX25511通過在ADIM引腳上接受具有可變占空比的方波信號（10kHz–100kHz頻率范圍）來實現(xiàn)上述模擬調(diào)光功能。圖2顯示了ADIM設(shè)置與LED電流之間的關(guān)系（0%占空比對應(yīng)于最大LED電流）。ADIM信號在內(nèi)部轉(zhuǎn)換為8位字，轉(zhuǎn)換為256個亮度級別。

圖2.模擬調(diào)光操作在MAX25510和MAX25511上。

混合調(diào)光

混合調(diào)光結(jié)合了模擬和PWM調(diào)光的優(yōu)點，將LED電流控制分為兩部分。特別是，混合調(diào)光的優(yōu)點如下：

PWM 調(diào)光時的電流幅度較低，EMI 更低

使用陶瓷輸出電容器時降低音頻噪聲

更高的調(diào)光比

在高亮度區(qū)域，LED電流在最大顯示器亮度水平和預(yù)設(shè)電流閾值之間線性變化。低于此閾值時，PWM調(diào)光允許保持相同的預(yù)設(shè)峰值電流，同時調(diào)制信號的占空比以控制亮度。

應(yīng)用于MAX25510和MAX25511的通用混合調(diào)光外殼如圖3所示。當最大LED電流降低系數(shù)“X”，模擬調(diào)光占空比相應(yīng)增加系數(shù)“100*（X-1）/X”時，就會發(fā)生從模擬調(diào)光到PWM調(diào)光的過渡。在轉(zhuǎn)換之前，PWM調(diào)光的占空比保持在100%，而在轉(zhuǎn)換后可以取100%和0%之間的任何值。

圖3.MAX25510和MAX25511的混合調(diào)光操作。

混合調(diào)光可以在MAX25510和MAX25511上同時使用DIM和ADIM輸入實現(xiàn)。需要兩種不同的PWM信號：一種控制標準PWM調(diào)光（連接到DIM引腳），另一種連接到ADIM引腳并將峰值LED電流設(shè)置為0%至100%。

對于以下示例用例，MAX25512評估板和MAX25511 IC演示混合調(diào)光操作。通過向ADIM引腳施加一個占空比為0%至67%的10kHz方波信號，同時在DIM引腳上保持一個1kHz-100%占空比方波信號，每串100mA的最大LED電流線性降低至33mA。當達到33mA斷點電平時，DIM上信號的占空比降低，通過PWM調(diào)光來控制LED亮度。

圖4所示為MAX25511工作電路及其實際外部元件值。該器件配置為禁用相移功能。

高分辨率圖像 ?
圖 4.MAX25511工作電路，用于混合調(diào)光測試（升壓拓撲）。

評估板臺架測試結(jié)果如下示波器（圖5至圖8所示），顯示了模擬調(diào)光和PWM調(diào)光之間過渡過程的不同階段。

圖5.MAX25511 – ADIM占空比 = 0%，DIM 占空比 = 100%，ILED_total = 400mA。

圖6.MAX25511 – ADIM占空比 = 67%， DIM 占空比 = 100%， ILED_total = 132mA.

圖7.MAX25511 – ADIM占空比 = 67%， DIM 占空比 = 90%， ILED_total （峰值） = 132mA.

圖8.MAX25511 – ADIM占空比 = 67%， DIM 占空比 = 10%， ILED_total （峰值） = 132mA.

表1總結(jié)了早期用例中ADIM和DIM設(shè)置導(dǎo)致的相對LED亮度變化。

表 1.斷點后MAX25511上ADIM和DIM設(shè)置之間的相對LED亮度變化

表2包括更多相對亮度示例，包括LED總電流以及相關(guān)的ADIM和DIM設(shè)置。

表 2.MAX25511上不同ISET電流下的ADIM/DIM設(shè)置和相關(guān)LED亮度。

結(jié)論

本應(yīng)用筆記旨在概述背光LED驅(qū)動器中使用的三大類PWM調(diào)光，并描述MAX25510和MAX25511如何通過專用引腳上的真PWM調(diào)光和模擬調(diào)光信號來控制LED電流。通過利用這種架構(gòu)，可以獲得兩種調(diào)光方法的混合，從而導(dǎo)致混合調(diào)光。

審核編輯：郭婷