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使用MCP1631HV数字控制可编程电流源来进行LED照明以软件源代码的改写
张生
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本应用笔记是关于使用 MCP1631HV 数字控制可编程电流源参考设计来进行LED照明应用设计时需要了解的基本概念、电路设计以及软件源代码的改写。同时本文档提供了关于 MCP1631HV 数字控制可编程电流源参考设计的额外信息。使用 Microchip 公司的 MCP1631 PWM 控制器和低成本的 PIC16F616 单片机来管理单端正激电感电压变换器（Single Ended Primary Inductive Converter， SEPIC）的电压变换。本设计使用 SEPIC 拓扑结构来对发光二极管（Light Emitting Diode，LED）进行驱动和调光。
LED 技术仍然在不停地改变和创新。当今 LED 的能效（流明／瓦）已使它可以用来替代传统的白炽灯和采用固态技术的气体放电灯具。最高效率的LED已经具有和紧凑型荧光灯（Compact Fluorescent Lamp， CFL）相似的性能。LED 与白炽灯和气体放电灯相比，最重要的优势是使用寿命。当前LED的使用寿命比其竞争对手要长 30%。 LED 已开始在汽车和商业照明领域广泛使用并取得良好的商业效益。
由于LED对温度和电压变化很敏感，因此需要仔细设计来将LED集成到照明系统中。必须在给定散热和电气特性条件下来优化LED的驱动电流。过流驱动将导致LED 性能下降、缩短工作寿命，甚至导致发光强度的永久性下降。
可以使用恒流源来驱动 LED，以便获得恒定的颜色输出。一种低成本但低效的 LED 驱动方案是使用串联电阻。使用串联电阻的方法对电源电压的变化很敏感。恒定LED驱动电流取决于恒定的供电电压。任何施加到电阻和LED串上的电压变化都会导致电流改变，从而导致输出颜色的变化。工程师也可以采用其他更高效的解决方案来驱动 LED，在省电的同时提供优异的电流控制。常用的两种驱动 LED 的方式为恒流驱动和脉宽调制（Pulse Width Modulation， PWM）电流控制。
可以使用 PWM 驱动器来对 LED 调光，其根据的原理就是人眼的视觉暂留。此时并没有连续地为 LED 提供电流。通常采用的 PWM 周期在 100 Hz 至 250 Hz 之间。通过改变 PWM 占空比来实现调光。改变供电电压将直接改变流经 LED 的电流。
恒流源驱动器为LED提供恒定的电流。恒定的电流使得 LED 输出的光保持稳定的颜色。高频 PWM 信号用来控制流经 LED 的电流。 PWM 信号用来设置 LED 电流进而控制 LED 的发光强度。
使用恒流源驱动器的出发点是使用恒流源来驱动LED从而获得所需的亮度和颜色。电流源由高频 PWM 信号来控制。PWM 调制的恒流源用于设定所需的 LED 电流。通过改变 PWM 占空比，LED 电流可根据所需的发光强度和使用寿命的变化而调整。
为了避免由于电压波动而导致的发光闪烁和电应力，推荐使用恒流源来驱动 LED。一个很重要的观察指标就是 LED 不会受到输入电源电压变化的影响，而这种电压变化会达到标称值的 +/-30%。
本应用笔记中使用的电路拓扑结构为单端正激电感控制器或 SEPIC 拓扑。 SEPIC 拓扑可以工作于降压和升压模式。因此可以在输入电压变化的情况下实现恒定电流输出。SEPIC 电路使用电流检测反馈环来实现高效率控制。在本应用笔记中，使用 Microchip 的 MCP1631HV 数字控制可编程电流源参考设计作为设计参考。
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