开关型驱动电路分析
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LED光源越复杂，就越要用PWM调光。这就需要设计者仔细思考LED驱动拓 扑。Buck调节器为PWM调光提供了很多优势。如果调光频率必须很高或者信 号转换率必须很快，或者二者都需要，那么Buck调节器就将是最好的选择。
四、典型PWM集成驱动器
市面上的PWM集成驱动器很多，在下面的内容中介绍一种单 线数据传输3通道PWM-LED 驱动器CYT3006。
2. LED景观照明的设计与应用 LED是一种新型光源，代表着最新的照明科技。因此使
用LED照明目前似乎正逐渐成为一种最为时髦的做法。似乎用 了LED就贴上了科技领先的标签。然而，不考虑建筑原有风格 形态。盲目使用LED照明，一味追求色彩变化也成为许多建筑 照明设计的通病。
LED灯具色彩可变。易于控制是其优于其他种类光源和 灯具的特性。因此，在实际的工程中采用LED时大多会选择使 用这一特性，设计变色的照明效果。
3.LED驱动电路的拓扑结构 开关电源是目前能量变换中效率最高的，一
般有BUCK型（降压型），BOOST（升压型）， 还有很少用到的BUCK-BOOST型（升降压型）， 效率可以达到90%以上。Buck、Boost和 BuckBoost等功率变换器都可以用于LED的驱动，只是 为了满足LED驱动，采用检测输出电流而不是检测 输出电压进行反馈控制。
③误差放大器，使电源输出电压 与基准电压进行比较；
④以正确的时序使输出晶体管导 通的脉冲倒相电路。振荡频率由 外部电容(CEXT)和电阻(REXT) 加以设定。
2.双端驱动集成电路TL494及其应用
TL494为双端输出的PWM脉冲控制驱动器，总体结构 比同类集成电路SG3524更完善。T L494内部有两组误差放 大器，以及由PWM比较器组成的主控系统、精度为5V土 0~2 5 V的基准电压输出。其两组时序不同的驱动脉冲输出 端，内置发射极和集电极开路驱动缓冲器，以便于驱动 NPN、PNP双极型开关管或N沟道、P沟道MOSFET管。 TL494内部电路框图见下图。
此外，LED色彩变化的频率和速度也是应该进行设计的内 容。变化过快的色彩方案，容易造成视觉疲劳，缺乏设计的图 形色彩更会导致观者的烦躁情绪。尤其在一些重要的交通节点 ，频繁闪烁变化的LED照明，甚至会影响到道路的交通安全。
LED技术在近两年发展得非常快，LED发光效率也大幅度 地在提高。高亮度、超高亮度的LED都已广泛运用到实际工程 中。但同样值得反思的是并不是LED亮度越高就越好。
CYT3006引脚功能
名称 VCC CAP GND IN OUT PWM_B PWM_G PWM_R
SOP8 1 2 3 4 5 6 7 8
DFN8 1 2 3 4 5 6 7 8
功能 输入电压3.5v～5.5vDC 芯片内部滤波电容 芯片地 级联数据输入 级联数据输出 PWM输出蓝色 PWM输出绿色 PWM输出红色
三种拓扑的典型应用
（1）BUCK型
（2）BOOST型
（3）BUCK-BOOST型
三、PWM调光知识介绍 不管你用Buck, Boost, Buck-Boost还是线性调
节器来驱动LED，它们的共同思路都是用驱动电路来 控制光的输出。一些应用只是简单地来实现“开”和 “关”地功能，但是更多地应用需求是要从0到100% 调节光的亮度，而且经常要有很高的精度。使用脉冲 宽度调制（PWM）来设置周期和占空度可能是最简 单的实现数字调光的方法。
一、LED夜景工程 1.LED夜景工程发展现状及趋势
近几年,随着技术的突破，应用的拓展，发光二极管 (LED)半导体在城市景观照明中的应用也越来越多。半导体照 明符合现代社会对城市景观照明的新要求:环保、节能、经济及 光色变化，因此作为新型半导体光源正成为景观照明中最佳选 择的光源之一。
我国也将把半导体照明作为一个重大工程进行推动。“ 十五”期间我国半导体照明领域的研究目标主要放在培育 LED产业链上。目前我国在半导体照明领域已经初步形成从 外延片生产、芯片制备和器件封装集成应用的比较完整的产 业链。然而，由于半导体景观照明不同于半导体照明的其他 领域，它对最终的实施效果有艺术化的要求，这就涉及到如 何设计和使用的问题。
学会如何组建LED变色彩灯电路。
任务
任务一 开关型驱动电路分析 任务二 变色彩灯的制作
任务一 开关型驱动电路分析
LED灯是一种新型光源，与普通的霓虹灯比，其特点是不产 生光污染和热辐射、耗能低（节能60%以上，维护成本节约 80%以上），在用电量巨大的景观照明市场中具有很强的竞争 力,优势明显;且具有色彩丰富逼真、图形多变等优点，目前已 被不少大城市用来装饰街道和标志性建筑物。
3.LED景观工程应用实例
（1）水立方
（2）上海东方明珠塔
（3）费城艺术大道 （4）杭州运河
（5）英国伦敦眼
（6）厦门中闽大厦
二、开关电源驱动电路 1.开关电源驱动的基本构成和原理 目前，驱动LED中常用的直流稳压电源主要有线性电源和开关电源两类。 根据调整管的工作状态，我们常把稳压电源分成两类：线性稳压电源和开关 稳压电源。 （1）开关电源驱动的基本构成与原理 ①基本构成
3.方框图
系统方框图
4.应用信息 串行总线方式可以有效的提高数据传输速度，每颗 IC 内部又
增设串行驱动器，方便地址位寻址，可以兼容舞台灯光，采用计数移 位模式和地址模式，双模式数据传送方式，便于大数据量高速率传输 。
PWM 型驱动器与功率器件结合，有效的提高输出耐压，增强驱动 能力。比如与三极管结合设计，输出串接多颗 LED，提高像素点亮度 。按照设计需求，选择合适的驱动管，达到符合设计的驱动电流和耐 压，灵活选型，灵活配置。
首先介绍几个定义：
1.占空比(Duty Cycle or Duty Ratio) （1）在一串理想的脉冲序列中（如方波），正脉冲的持续 时间与脉冲总周期的比值。
例如：脉冲宽度1μs，信号周期4μs的脉冲序列占空比为 0.25。
（2）在一段连续工作时间内脉冲占用的时间与总时间的比 值。
（3）在周期型的现象中，现象发生的时间与总时间的比。 其实归纳一下也就是电路释放能量的有效时间与总释放时 间的比。
②基本工作原理 开关电源的基本工作原理： 输入的交流电(市电)首先经整流滤波电路形成直流电压Vs，该直流电Vs，
再经通／断状态由下图所示波形Vc控制的电子开关电路后，变换成脉冲状交流电 压Vo。Vs再经电感、电容等储能元件构成的整流滤波电路平滑后，输出直流电压 Vo。
开关电源工作波形图
（2）开关电源的优点 开关电源具有功耗小效率高、体积小重量轻、
稳压范围宽、电路形式灵活等多方面的优点。
①功耗小、效率高、工作可靠稳定
②体积小、重量轻
③稳压范围宽，适用范围广
④安全可靠
⑤电路形式灵活多样、设计简便
（3）专用控制器件 PWM控制电路的基本构成
可见，PWM控制电路由以 下几部分组成：
①基准电压稳压器，提供一个供 输出电压进行比较的稳定电压和 一个内部IC电路的电源； ②振荡器，为PWM比较器提供 一个锯齿波和与该锯齿波同步的 驱动脉冲控制电路的输出；
复习思考题
1．开关型驱动电路的典型结构是什么？ 2．LED驱动电路的拓扑结构分几类，分别是什么？它 们之间有何区别？ 3．什么是PWM调光？
2.LED调光比 调光比则是按下面的方法计算： Foper=工作频率； Fpwm=调光频率；调光比率 = Foper / Fpwm，（其实也就 是调光的最低有效占空比）。比如 Foper=100khz;Fpwm=200Hz,则调光比为：100k/200=500; 这个指标在很多LED驱动芯片的规格书里都会做出说明。
项目四 初识LED景观工程
项目描述
从LED夜景工程的发展现状与趋势入手，介绍了LED 在夜景景观照明工程中的设计与应用，并通过LED变色灯 的实例，使得读者能够对LED景观工程有初步的了解，在 本项目的最后将介绍LED夜景施工组织流程。 知识目标
对LED开关驱动电路和LED变色灯原理的认知。 技能目标
拓扑结构
降压型 升压型 降压-升 压型
输入电压总大于 输出电压
√
输出电压总大于 输入电压
√
输入电压<输出电压 和
输入电压>输入电压
√
三种拓扑的输入输出电压关系
拓扑结构
典型应用
降压型 车载、标牌、投影仪、建筑
升压型 车载、LCD背光、手电筒（闪光灯）
降压-升压型
医疗、车载照明灯、手电筒（闪光灯）、紧急照明 灯、标牌
3.PWM调光 其实也就是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控 制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率 控制与变换及LED照明等许多领域中。
来自百度文库
PWM驱动的简单电路 上图是一个可以使用PWM进行驱动的简单电路。图中使用9V电池来给一个白 炽灯泡供电。如果将连接电池和灯泡的开关闭合50ms，灯泡在这段时间中将得 到9V供电。如果在下一个50ms中将开关断开，灯泡得到的供电将为0V。如果在 1秒钟内将此过程重复10次，灯泡将会点亮并象连接到了一个4.5V电池(9V的 50%)上一样。这种情况下，占空比为50%，调制频率为10Hz。
CYT3006 外围器件简洁，除几颗滤波电容外，不再需要配置 外围器件，即可满足工作条件。输出与功率器件桥接，根据功率器件 所需要的激励电流，计算合适的电阻，匹配合适的输出阻抗。PWM 输 出电流能力是 10mA，灌入电流能力是 25mA，设计注意不要超过这 个值，避免 IC永久损坏。在满足功率器件推动参数时，尽量的减小激 励电流，从而降低像素点功耗。
四、典型PWM集成驱动器
市面上的PWM集成驱动器很多，在下面的内容中介绍一种单 线数据传输3通道PWM-LED 驱动器CYT3006。
2. LED景观照明的设计与应用 LED是一种新型光源，代表着最新的照明科技。因此使
用LED照明目前似乎正逐渐成为一种最为时髦的做法。似乎用 了LED就贴上了科技领先的标签。然而，不考虑建筑原有风格 形态。盲目使用LED照明，一味追求色彩变化也成为许多建筑 照明设计的通病。
LED灯具色彩可变。易于控制是其优于其他种类光源和 灯具的特性。因此，在实际的工程中采用LED时大多会选择使 用这一特性，设计变色的照明效果。
3.LED驱动电路的拓扑结构 开关电源是目前能量变换中效率最高的，一
般有BUCK型（降压型），BOOST（升压型）， 还有很少用到的BUCK-BOOST型（升降压型）， 效率可以达到90%以上。Buck、Boost和 BuckBoost等功率变换器都可以用于LED的驱动，只是 为了满足LED驱动，采用检测输出电流而不是检测 输出电压进行反馈控制。
③误差放大器，使电源输出电压 与基准电压进行比较；
④以正确的时序使输出晶体管导 通的脉冲倒相电路。振荡频率由 外部电容(CEXT)和电阻(REXT) 加以设定。
2.双端驱动集成电路TL494及其应用
TL494为双端输出的PWM脉冲控制驱动器，总体结构 比同类集成电路SG3524更完善。T L494内部有两组误差放 大器，以及由PWM比较器组成的主控系统、精度为5V土 0~2 5 V的基准电压输出。其两组时序不同的驱动脉冲输出 端，内置发射极和集电极开路驱动缓冲器，以便于驱动 NPN、PNP双极型开关管或N沟道、P沟道MOSFET管。 TL494内部电路框图见下图。
此外，LED色彩变化的频率和速度也是应该进行设计的内 容。变化过快的色彩方案，容易造成视觉疲劳，缺乏设计的图 形色彩更会导致观者的烦躁情绪。尤其在一些重要的交通节点 ，频繁闪烁变化的LED照明，甚至会影响到道路的交通安全。
LED技术在近两年发展得非常快，LED发光效率也大幅度 地在提高。高亮度、超高亮度的LED都已广泛运用到实际工程 中。但同样值得反思的是并不是LED亮度越高就越好。
CYT3006引脚功能
名称 VCC CAP GND IN OUT PWM_B PWM_G PWM_R
SOP8 1 2 3 4 5 6 7 8
DFN8 1 2 3 4 5 6 7 8
功能 输入电压3.5v～5.5vDC 芯片内部滤波电容 芯片地 级联数据输入 级联数据输出 PWM输出蓝色 PWM输出绿色 PWM输出红色
三种拓扑的典型应用
（1）BUCK型
（2）BOOST型
（3）BUCK-BOOST型
三、PWM调光知识介绍 不管你用Buck, Boost, Buck-Boost还是线性调
节器来驱动LED，它们的共同思路都是用驱动电路来 控制光的输出。一些应用只是简单地来实现“开”和 “关”地功能，但是更多地应用需求是要从0到100% 调节光的亮度，而且经常要有很高的精度。使用脉冲 宽度调制（PWM）来设置周期和占空度可能是最简 单的实现数字调光的方法。
一、LED夜景工程 1.LED夜景工程发展现状及趋势
近几年,随着技术的突破，应用的拓展，发光二极管 (LED)半导体在城市景观照明中的应用也越来越多。半导体照 明符合现代社会对城市景观照明的新要求:环保、节能、经济及 光色变化，因此作为新型半导体光源正成为景观照明中最佳选 择的光源之一。
我国也将把半导体照明作为一个重大工程进行推动。“ 十五”期间我国半导体照明领域的研究目标主要放在培育 LED产业链上。目前我国在半导体照明领域已经初步形成从 外延片生产、芯片制备和器件封装集成应用的比较完整的产 业链。然而，由于半导体景观照明不同于半导体照明的其他 领域，它对最终的实施效果有艺术化的要求，这就涉及到如 何设计和使用的问题。
学会如何组建LED变色彩灯电路。
任务
任务一 开关型驱动电路分析 任务二 变色彩灯的制作
任务一 开关型驱动电路分析
LED灯是一种新型光源，与普通的霓虹灯比，其特点是不产 生光污染和热辐射、耗能低（节能60%以上，维护成本节约 80%以上），在用电量巨大的景观照明市场中具有很强的竞争 力,优势明显;且具有色彩丰富逼真、图形多变等优点，目前已 被不少大城市用来装饰街道和标志性建筑物。
3.LED景观工程应用实例
（1）水立方
（2）上海东方明珠塔
（3）费城艺术大道 （4）杭州运河
（5）英国伦敦眼
（6）厦门中闽大厦
二、开关电源驱动电路 1.开关电源驱动的基本构成和原理 目前，驱动LED中常用的直流稳压电源主要有线性电源和开关电源两类。 根据调整管的工作状态，我们常把稳压电源分成两类：线性稳压电源和开关 稳压电源。 （1）开关电源驱动的基本构成与原理 ①基本构成
3.方框图
系统方框图
4.应用信息 串行总线方式可以有效的提高数据传输速度，每颗 IC 内部又
增设串行驱动器，方便地址位寻址，可以兼容舞台灯光，采用计数移 位模式和地址模式，双模式数据传送方式，便于大数据量高速率传输 。
PWM 型驱动器与功率器件结合，有效的提高输出耐压，增强驱动 能力。比如与三极管结合设计，输出串接多颗 LED，提高像素点亮度 。按照设计需求，选择合适的驱动管，达到符合设计的驱动电流和耐 压，灵活选型，灵活配置。
首先介绍几个定义：
1.占空比(Duty Cycle or Duty Ratio) （1）在一串理想的脉冲序列中（如方波），正脉冲的持续 时间与脉冲总周期的比值。
例如：脉冲宽度1μs，信号周期4μs的脉冲序列占空比为 0.25。
（2）在一段连续工作时间内脉冲占用的时间与总时间的比 值。
（3）在周期型的现象中，现象发生的时间与总时间的比。 其实归纳一下也就是电路释放能量的有效时间与总释放时 间的比。
②基本工作原理 开关电源的基本工作原理： 输入的交流电(市电)首先经整流滤波电路形成直流电压Vs，该直流电Vs，
再经通／断状态由下图所示波形Vc控制的电子开关电路后，变换成脉冲状交流电 压Vo。Vs再经电感、电容等储能元件构成的整流滤波电路平滑后，输出直流电压 Vo。
开关电源工作波形图
（2）开关电源的优点 开关电源具有功耗小效率高、体积小重量轻、
稳压范围宽、电路形式灵活等多方面的优点。
①功耗小、效率高、工作可靠稳定
②体积小、重量轻
③稳压范围宽，适用范围广
④安全可靠
⑤电路形式灵活多样、设计简便
（3）专用控制器件 PWM控制电路的基本构成
可见，PWM控制电路由以 下几部分组成：
①基准电压稳压器，提供一个供 输出电压进行比较的稳定电压和 一个内部IC电路的电源； ②振荡器，为PWM比较器提供 一个锯齿波和与该锯齿波同步的 驱动脉冲控制电路的输出；
复习思考题
1．开关型驱动电路的典型结构是什么？ 2．LED驱动电路的拓扑结构分几类，分别是什么？它 们之间有何区别？ 3．什么是PWM调光？
2.LED调光比 调光比则是按下面的方法计算： Foper=工作频率； Fpwm=调光频率；调光比率 = Foper / Fpwm，（其实也就 是调光的最低有效占空比）。比如 Foper=100khz;Fpwm=200Hz,则调光比为：100k/200=500; 这个指标在很多LED驱动芯片的规格书里都会做出说明。
项目四 初识LED景观工程
项目描述
从LED夜景工程的发展现状与趋势入手，介绍了LED 在夜景景观照明工程中的设计与应用，并通过LED变色灯 的实例，使得读者能够对LED景观工程有初步的了解，在 本项目的最后将介绍LED夜景施工组织流程。 知识目标
对LED开关驱动电路和LED变色灯原理的认知。 技能目标
拓扑结构
降压型 升压型 降压-升 压型
输入电压总大于 输出电压
√
输出电压总大于 输入电压
√
输入电压<输出电压 和
输入电压>输入电压
√
三种拓扑的输入输出电压关系
拓扑结构
典型应用
降压型 车载、标牌、投影仪、建筑
升压型 车载、LCD背光、手电筒（闪光灯）
降压-升压型
医疗、车载照明灯、手电筒（闪光灯）、紧急照明 灯、标牌
3.PWM调光 其实也就是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控 制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率 控制与变换及LED照明等许多领域中。
来自百度文库
PWM驱动的简单电路 上图是一个可以使用PWM进行驱动的简单电路。图中使用9V电池来给一个白 炽灯泡供电。如果将连接电池和灯泡的开关闭合50ms，灯泡在这段时间中将得 到9V供电。如果在下一个50ms中将开关断开，灯泡得到的供电将为0V。如果在 1秒钟内将此过程重复10次，灯泡将会点亮并象连接到了一个4.5V电池(9V的 50%)上一样。这种情况下，占空比为50%，调制频率为10Hz。
CYT3006 外围器件简洁，除几颗滤波电容外，不再需要配置 外围器件，即可满足工作条件。输出与功率器件桥接，根据功率器件 所需要的激励电流，计算合适的电阻，匹配合适的输出阻抗。PWM 输 出电流能力是 10mA，灌入电流能力是 25mA，设计注意不要超过这 个值，避免 IC永久损坏。在满足功率器件推动参数时，尽量的减小激 励电流，从而降低像素点功耗。