長運通光電：用MCU實現(xiàn)高柔韌性的線性調(diào)光技術(shù)

現(xiàn)在，越來越多燈具需要使用到數(shù)字化接口的調(diào)光，如一體化紅外接收頭，手機藍(lán)牙無線調(diào)光，光敏電路自適應(yīng)反饋調(diào)光，智慧型家居的統(tǒng)一調(diào)光等等。它的好處是，通過數(shù)字信號或模擬AD采樣，實現(xiàn)了高度柔韌性的調(diào)光控制能力。而使用MCU能夠輕易地達(dá)到這一點，并可以強化“調(diào)光”和“控制”這兩個特性，提高人機操作的極致體驗。以下，我們著重介紹一個低成本但極有效的8bit MCU調(diào)光控制方案。

LED是一個電流型受驅(qū)器件，常規(guī)的線性限流調(diào)光驅(qū)動如圖1：

從圖1可以看出，要進行調(diào)光，我們可以通過改變R值和Vref的值。但改變R值并非是容易的，因為我們還得考慮這個精密電阻的封裝，耗散功率等內(nèi)容。而通過改變Vref值，是行業(yè)的普遍做法。

要實現(xiàn)較高柔韌性的線性調(diào)光，我們可以通過使用一個8bit的類8051單片機實現(xiàn)，如國內(nèi)的STC系列單片機，它內(nèi)建了高速PWM發(fā)生器，可以在低成本的應(yīng)用要求下，輕易地實現(xiàn)D/A（數(shù)轉(zhuǎn)模）的功能，從而達(dá)到調(diào)光的目的。

如圖2，通過使用STC具備8bit PWM功能輸出的P3.7引腳，和外圍一個簡易的D/A耦合電路，即可以產(chǎn)生一個平穩(wěn)、穩(wěn)定、精確的Vref輸出。（請確保PWM頻率在10kHz以上即可）。

藉此，我們能很輕易實現(xiàn)255檔調(diào)光設(shè)置。我們只需要設(shè)定在Vref最大時，即Vref=Vcc=5V（單片機默認(rèn)電壓），LED陣列能接受的最大電流。譬如，針對某個HV-LED串聯(lián)陣列，我們假定最大工作電流為20mA；那么，圖1中的預(yù)設(shè)電阻應(yīng)該為R=5.0V/0.02A=250Ω，可計算得電阻R的耗散功率Pd=5.0V2/250Ω=0.1w（max），因此我們可以選擇一個1206封裝的1%電阻器即可。

同理，如果要LED陣列在0mA~50mA調(diào)光，那么，預(yù)設(shè)電阻R=5.0V/0.05A=100Ω，電阻的Pd（max)=5.0V2/100Ω=0.25w，同樣應(yīng)該選擇一個1%，1206封裝的電阻器。

上述通過PWM信號實現(xiàn)了精確的數(shù)模轉(zhuǎn)換（DAC），獲得了高精度的Vref輸出。特別地，當(dāng)采用一個8bit的單片機時，對LED調(diào)光驅(qū)動來說，能夠最多產(chǎn)生255檔位（2的8次方）的亮度變化，每檔步進為Vstep=5.0V/255≈0.02V，每檔步進電流為Istep=0.02V/250Ω=80uA。這個步進的電流足以滿足常規(guī)LED調(diào)光的所有要求。

實驗證明，該批量一致性的精度非常高，即使是超低亮度時（如最低的80uA亮度時），其驅(qū)動電流精度和亮度的一致性都要大大優(yōu)于采用傳統(tǒng)“基準(zhǔn)--分壓電路—Vref”所達(dá)到的效果。現(xiàn)在，這個電路更是可以作為一個經(jīng)典的模塊來引用，可以通過連接紅外一體接收頭，藍(lán)牙模塊，光敏自適應(yīng)反饋電路中，即可以內(nèi)置到任何需要數(shù)字控制調(diào)光的場合之中！

長運通光電全新開發(fā)的調(diào)光調(diào)色筒燈、聲控?zé)艄?、光控?zé)艄?、模擬旋鈕調(diào)光筒燈、全數(shù)字觸控控制的調(diào)光筒燈，其驅(qū)動內(nèi)核正是利用了PWM-DAC的線性驅(qū)動技術(shù)，具備高精度的特性；批量驅(qū)動電流一致性達(dá)到±0.4%（8bit單片機控制）、±0.1%（10bit單片機控制）。