摘要：本應(yīng)用筆記介紹怎樣使用低成本數(shù)字分壓器來實(shí)現(xiàn)燈光強(qiáng)弱控制，既節(jié)省了功耗又提高了效率。

引言

在汽車以及其他照明應(yīng)用中，通常需要調(diào)節(jié)內(nèi)部燈光。使用機(jī)械分壓器實(shí)現(xiàn)這一功能會(huì)浪費(fèi)電能，效率相對(duì)較低，而且還存在耐用問題。而本應(yīng)用筆記中的設(shè)計(jì)利用用戶熟悉蜂窩電話中上/下控制鍵的功能，采用低成本數(shù)字電位器(數(shù)字分壓器)來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)弱調(diào)光控制。使用數(shù)字分壓器不但避免了機(jī)械分壓器的低效和機(jī)械耐用性問題，而且大大節(jié)省了功耗，提高了效率。

車燈調(diào)光方案

本設(shè)計(jì)使用非易失數(shù)字分壓器來建立調(diào)光閾值，使用單獨(dú)的偽鋸齒波振蕩器來實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制(PWM)燈光控制。 MAX5475 (U1)是一個(gè)32抽頭非易失數(shù)字分壓器，端到端電阻為100kΩ。該設(shè)計(jì)使用一個(gè)雙刀雙擲(DPDT)開關(guān)(SW1)來控制數(shù)字分壓器。一端控制MAX5475的U/D引腳，另一端控制INC引腳。因此，“向上”方向按下開關(guān)會(huì)在INC上產(chǎn)生從高到低的轉(zhuǎn)換，遞增數(shù)字分壓器；“向下”方向按下開關(guān)會(huì)遞減數(shù)字分壓器。MAX5475電刷位置的非易失特性支持在不供電狀態(tài)下也可以保持調(diào)光設(shè)置。

數(shù)字分壓器的電刷(VWIPER)被送入LMX358 (U2)雙路運(yùn)算放大器(op amp)的反向輸入端。然后和雙路運(yùn)算放大器另一輸入端產(chǎn)生的偽鋸齒波進(jìn)行比較。基本上，鋸齒斜坡為FET Q1產(chǎn)生PWM驅(qū)動(dòng)。提高VWIPER會(huì)增加占空比、FET接通時(shí)間以及燈的亮度。(實(shí)際中，由于燈包括由R1和C1構(gòu)成的RC充電網(wǎng)絡(luò)，因而是非線性的。但是，在充電間隔內(nèi)，波形非常適合進(jìn)行低成本占空比控制)。邏輯電平n溝道增強(qiáng)型FET對(duì)燈進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。應(yīng)該根據(jù)燈的負(fù)載需求來選擇Q1。


圖1. 該圖說明怎樣使用MAX5475數(shù)字分壓器來實(shí)現(xiàn)車燈調(diào)光器。

要產(chǎn)生鋸齒波振蕩器，應(yīng)按圖1來配置LMX358。電阻R2、R3和R4產(chǎn)生振蕩遲滯。利用5V輸入，放大器IN2+輸入在0.41V和4.55V之間觸發(fā)。注意，降低R2的數(shù)值，將提高上升范圍；增大R2的數(shù)值，會(huì)降低上升范圍。該設(shè)計(jì)使用10kΩ的R2，在MAX5475數(shù)字分壓器精度之內(nèi)實(shí)現(xiàn)其上升范圍。電容C1通過電阻R1在0.41和4.55V閾值之間沖放電時(shí)，產(chǎn)生上升斜坡。

振蕩周期應(yīng)相對(duì)較慢，以降低FET接通和關(guān)斷損耗的影響。為了計(jì)算振蕩周期(TPERIOD)，必須首先計(jì)算TDISCHARGE和TCHARGE，其中VIN2+(high) = 4.55V，以及VIN2+(low) = 0.41V。

TDISCHARGE = -R1 × C1 × ln(VIN2+(low)/VIN2+(high)) = 24.1μs(公式1)

TCHARGE = -R1 × C1 × ln{1 - [(VIN2+(high) - VIN2+(low))/(5V - VIN+(low))]} = 32.4μs(公式2)

TPERIOD = TDISCHARGE + TCHARGE = 83.4μs(公式3)

FOSC = 1/TPERIOD = 12kHz

在這種情況下，TPERIOD = 12kHz。

總結(jié)

本應(yīng)用筆記介紹了怎樣使用低成本數(shù)字分壓器來實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)光控制。設(shè)計(jì)中使用了和蜂窩電話中類似的上/下控制鍵，利用用戶熟悉的上/下控制功能，不需要微處理器，降低了成本。而使用機(jī)械分壓器進(jìn)行車燈調(diào)光不但效率低而且存在耐用性問題，本設(shè)計(jì)利用數(shù)字分壓器提高了效率，節(jié)省了功耗。