基于DAC编程用于照明控制应用的多通道LED驱动器设计

LED正越来越多地被用作节能光源。与传统灯具相比，它们具有决定性优势：能耗更低，寿命更长，并且有各种颜色可供选择。例如，借助LED，世界上的教堂——罗马圣彼得大教堂，现在得以呈现于全新灯光下。通过智能控制系统，即使是其重要藏品的细节也可以通过预设的照明场景进行一一呈现。这些数字控制系统集成了可编程LED驱动器，因此可按需激活LED。图 1 显示了一个 3 通道LED驱动器配置的示例。
　　数模转换器（DAC）（在本例中为 ADI 公司的 AD5686）的三个输出电压中的每一个都控制一个电压－电流转换器级，在每的负载路径中放置独立的LED，用于每个 LED 通道。所有三个转换器级均由运算放大器（运放）ADA4500－2 并连接一个用来控制 LED 电流的 MOSFET 实现。理论上，这个 LED 电流可以高达几安培，具体取决于电压源（VS）和负载电阻，在本电路中为 2 Ω。因此，选择合适的 MOSFET 非常重要。
　　DAC输出电压的质量很大程度上取决于基准电压源 VREF。应使用高质量的基准电压源。ADR4520 就是这样一个例子，如图 1 所示。它具有极低的噪声、超高的长期和出色的温度稳定性。
　　由于ADA4500－2 的内部设计，典型的轨到轨放大器具有一定的非线性和交越失真。它们的输入级由两个并联的差分晶体管组成：PNP 级（Q1 和 Q2）和 NPN 级（Q3 和 Q4），如图 2 所示。
　

　　基于DAC编程用于照明控制应用的多通道LED驱动器设计图 2．运算放大器中的轨到轨双极晶体管输入级简化版。

　　根据所施加的共模电压，两组输入对产生不同的失调电压和偏置电流。如果共模电压施加到放大器输入端，与正或负电源电压（VS）相差小于 0．7 V，则只会激活两个输入级中的一个。那么，仅会出现对应于有效级的误差（失调电压和偏置电流）。如果电压升至 0．8 V，则两个输入级都将激活。在这种情况下，失调电压可能突然改变，导致所谓的交越失真和非线性。
　　相比之下，ADA4500－2 具有集成的输入端电荷泵，无需第二个差分对即可覆盖轨到轨输入范围，从而避免了交越失真。ADA4500－2 的其他优势还包括低失调、低偏置电流和低噪声分量。
　　在这类电路中，必须注意负载／电流路径中由 LED 连线产生的电感。导线通常为数米长，如果没有提供正确的补偿，可能会导致异常的振荡。此电路中的补偿通过反馈路径实现，它将由分流电阻测量的电流返回到运算放大器的输入。应根据产生的电感调整 ADA4500－2 上现有的电阻和电容电路。
　　利用图1所示的电路，能够更简易地实现可通过DAC编程以用于照明控制应用的多通道 LED 驱动器。根据特定需求进行适当调整以避免功能异常也是十分重要的。