摘要：本文采用AMC7140LED 驱动芯片，结合芯片的相关特性，设计了一款既可以采用恒流驱动LED芯片，又能通过PWM脉宽调制调节亮度的大功率LED驱动电源。电源设计电路更简单，成本更低；提高了led驱动效率。
关键词：PWM调光；大功率LED；驱动电源；恒流驱动
采用NE555脉宽调制电路输出稳定的PWM信号，通过AMC7140芯片的OE端和脉宽调制电路的输出端口相连连，构成一个完整的电源模块；通过PWM信号LED驱动电路模块上的持续时间来实现大功率LED亮度可调的功能。该电源包含有：LED驱动电路、NE555 PWM脉宽调制电路。
1、大功率LED驱动模块设计
基于AMC7140的LED驱动电路如图1所示。
图1 AMC7140驱动电路
1.1 AMC7140的特点及封装形式
所采取的AMC7140恒流驱动芯片具有以下特点：
（1）电压范围在5~50V 之间，输入电压范围广；
（2）输出电流范围大：0~700 mA；
（3）可驱动1 W、3 W、5 W等功率的LED芯片；
（4）具有OE端、PWM控制端口。
AMC7140芯片具体有5个管脚，其封装图如图2所示。电阻R4 决定了电流 ISET，而 ISET决定输出电流IOUT，可选取不同阻值的电阻R4 ，得到不同的输出电流IOUT来匹配LED 恒流驱动的方式；VDD为电源输入端；OE为PWM信号控制端口。根据芯片资料可以得出 ISET与R4 、 ISET与IOUT的关系为：
图2 AMC7140 引脚封装图
1.2 大功率LED驱动电路
根据上述的电路参数之间的关系，由图1可知，AMC7140驱动电路比较简单、元器件少，仅需要GND管脚与 ISET管脚连接采样电阻R4 ，VCC和OUT两端直接连接LED的正反向，就可驱动大功率LED。OE端直接连接PWM脉宽调制信号，就
可以通过PWM脉宽信号来实现LED亮度调解的功能。AMC7140输出电流范在0~700 mA之间，根据公式（1）、（2）可以得出，R4值决定了不同的输出电流值，因此，根据所匹配LED芯片对恒流电流的要求选取不同的电阻，可实现对LED芯片的恒流驱动。由公式（1）、（2）可以看出采用该芯片设计LED驱动电源没有采用小电阻、贴片式电阻和电感等元件，降低了设计成本。
ISET = IOUT /500 （1）
R4 = VSET /ISET = 1.2 /ISET（2）
2、PWM脉宽调制电路
根据脉宽调制的特点以及驱动电源的特性，采用NE555来输出稳定的PWM信号。PWM是一种模拟控制方式，采用NE555实现的PWM脉宽调制电路输出恒定，符合大功率LED恒流驱动的特点。PWM脉宽调制是通过高低电平信号不断反复对LED 驱动器进行通断操作而实现的。由PWM信号的脉宽宽度持续时间决定通过LED电流的持续时间。信号的脉宽宽度越宽，说明LED电流的持续时间越长，LED越亮，反之LED越暗。采用NE555实现PWM脉宽调制信号应用广泛、技术也非常成熟，功能易于实现。NE555脉宽调制电路如图3所示，R1、R2、R3决定PWM脉宽调制电路的输出固有频率；变阻器R2电路如图4所示，R21决定了输出信号高电平所持续的时间。LED电流的持续时间为Don，计算公式如式（3）所示，其中α为输出信号高电平的比例，其计算公式如式（4）所示。
图3NE555脉宽调制（PWM）电路 图4变阻器电路
3、大功率LED驱动电路
总体设计电路，采用输出电压为12V的开关电源对该电源进行供电。将NE555脉宽调制电路产生的脉宽信号输出端与AMC7140芯片PWM控制端OE相连，通过改变R 21的阻值来改变输出信号的高电平所持续的时间，以此决定LED电流的持续时间，实现LED亮度可调的功能。
4、实验结果与分析
4.1实验测试所用的仪器
采用UT56数字万用表测试电源的输出电流和R21 阻值，采用SDS1062C 数字示波器观察NE555 脉宽调制电路所产生的输出信号，采用DT-130照度计测试不同R21值时LED光源的光照度值，采用FD-LDE-1液晶电光效应实验仪（光功率测试）测试不同R21值时LED光源的光功率。
4.2 实验结果及分析
将照度计与液晶电光效应实验仪放置到光源发射区同一位置，测试LED在该位置的光照度和光功率。根据实际的数据分析可得，LED的光功率、光照度均随着R21的增加而增加。二者与R21的阻值呈现一定的线性关系。可见，通过PWM脉宽
调制可以实现调节LED亮度的功能。通过数字万用表测试电源的输出电流，结果发现，输出电流基本保持稳定，实现了恒流驱动的设计要求。通过数字示波器观察脉宽调制电路产生的输出信号，结果表明，输出信号的方波没有毛刺、比较平滑。
5、结语
本文设计了一款既可以采用恒流驱动LED，又能通过PWM脉宽调制调节亮度的大功率LED驱动电源。该电源没有采用贴片式电阻、电感、小电阻等元器件，电路简单，降低了设计成本。采用NE555实现PWM脉宽调制输出信号恒定，功能易
于实现，实现了LED恒流驱动的设计要求。通过测试LED的光照度和光功率。结果表明，LED的光功率、光照度均随着PWM脉宽宽度的增加而增加，实现了通过PWM脉宽调制来调节LED亮度的功能。但是该电路在实现PWM过程中需要人为
的改变变阻器的阻值，操作比较麻烦。如果能够采用的单片机来实现智能脉宽输出电路，效果会更好。
参考文献：
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论文作者:高涛涛
论文发表刊物:《科技中国》2016年6期
论文发表时间:2016/10/18
标签：电路论文; 信号论文; 芯片论文; 电源论文; 光照度论文; 电阻论文; 阻值论文; 《科技中国》2016年6期论文;