采用混合信号高电压单片机实现LED降压-升压驱动电路

　　近年来，LED逐渐成为一种可行的新兴光源，它们已经不再仅仅用作电子设备的“状态指示灯”。技术进步使得LED的发光效率通常可达白炽灯的三倍多，此外，LED还非常耐用，寿命超过上万小时。

　　针对照明应用的大功率LED要采用恒流源驱动，一些标准驱动电流常常用在不同LED生产商的产品中，其中，350mA和700 mA最为常见。根据串联结的类型和数量，LED两端的正向压降可能不同。许多生产厂商的大功率LED产品都在单个模块中集成了多个结。

　　开关电源(SMPS)为LED驱动提供了效率更高的解决方案，它可以将输入电压升/降至适当的电平，从而提供所需要的LED电流。系统输入电压范围以及所需要的LED正向压降决定了对SMPS拓扑结构的选择。

　　降压-升压转换器

　　当供电电压高于或低于需要的输出电压时，使用降压-升压转换器结构。对于电池应用来说，降压-升压转换器非常有用。降压-升压结构还称为反激式(fly-back)变压器或逆变稳压器。

　　降压-升压转换器可按图1的方式实现。这种实现方案的优点是可使用简单的低端MOSFET驱动器电路，它的拓扑结构将产生相对于输入电压轨的正电压，这一降压-升压实现方案的缺点是负载并未以电路地为基准。

　　采用PIC16HV785的电路实现方案

　　图2显示了LED驱动电路的简单设计方案，其中采用了一片混合信号高电压8位单片机，如PIC16HV785。 该电路的输出相对于电池电压，而非地电位。逆变器的输出连接到LED的阳极，产生的电压值高于输入电压。

　　PIC16HV785混合信号单片机集成了一个8位单片机内核和多个片上模拟外设，包括：

　　一个高速双相位PWM电路，对于开关电源的电流模式控制非常适合。

　　两个片上运放，可用于放大电流检测电阻两端的电压。这样可以采用极小阻值的检测电阻，从而可以降低电路损耗并提高电路的总效率。

　　一个高电压分流稳压器，在输入电压更高时也不需要外部5V稳压器。

　　一个数字捕捉、比较和PWM(CCP)模块。

　　两个模拟比较器。

　　一个10位A/D转换器。

　　内部时钟电路，工作频率8MHz。

　　一个内部精确电压参考源，不需要昂贵的外部器件。

　　一个可编程欠压复位(BOR)电路。

　　运放和比较器的所有引脚都可以通过外部访问，因此可以实现任意电路配置。

　　电流检测电路

　　电流检测运放连接成差分放大器，以精确测量电流、检测电阻两端的电压。为简化电路要求，在电源返回路径上进行电流测量。R1、R2和C1构成一个低通滤波器，用来降低可能存在的开关噪声。为避免影响控制环的响应，该滤波器的截止频率必须大于电压转换器的开关频率。