原创 基于MCU的大功率LED驱动电路（大功率白光LED驱动技术。连载三）

基于MCU的大功率LED驱动电路（大功率白光LED驱动技术。连载三）

作者： Panic 2006年10月12日

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关键字：大功率 白光LED 驱动 MCU 单片机

前几篇介绍了一些LED的基本特性和现有的电路，这一篇介绍我自己开始研究和组装的基于MCU的LED驱动电路。

模拟的升压，降压电路，分为PWM和PFM两种基本方式，单片机本身有PWM输出，因而在功能上可以模拟这类模拟电路。

只是因为单片机的PWM一般来说精度比较低，而且不能无级调节，同时在频率和响应速度方面也没有什么优势。但是用在简单的LED照明方面，因为对输出精度的要求比较低，所以个人认为是可行的。

于是有了第一个设想，用单片机模拟一个DC-DC降压电路。

我查阅了一些网上资料，偶尔看到有人曾经做过这类尝试，但是由于反馈速度慢，最终亮度波动明显，并不实用。

于是在一开始就放弃了利用电流反馈动态调节PWM的做法，改用对电源电压做响应，根据不同的电压值，直接确定PWM参数。这样有了第一个电路图：

电路中左侧的两只电阻用来对电源电压分压，提供给ADC口，而PWM则直接驱动场效应管。

现在来考虑这个电路，有三个重大缺陷，

一是LED属于电流控制型负载，电路使用电压反馈本身就是不合理的。
二是电压接近LED额定电压的时候，PWM调节没有办法提升分辨率。
三是回路的逻辑是：电压低，则占空比加宽，由于电池内阻比较大，占空比加宽导致负载加重，电压进一步降低，形成正反馈，极易导致波动。

这三个缺陷导致这个电路最终无法成功，而在实际搭建过程中，由于我对相关技术的不熟悉，问题层出不穷。

第一个问题是最严重也是最容易解决的，就是我首次电路组装完毕，上电竟然发现mcu不工作。

经过仔细检查，修改程序，发现当mcu启动，开启PWM的时候，导致的电源电压降低形成干扰，引发了mcu重置。

于是在mcu的电源脚并联了4.7uF电解电容，问题解决。

第二个问题是，mcu工作之后，对电源电压进行采样，但是由于电源电压在LED这种大负载下波动严重，采样得到的数值是一系列近乎离散的数据，根本就没有办法确认哪些是实际的电压值。

与此同时mcu工作在不稳定的电压下，本身ADC的精度也会大受影响。这个问题导致这个方案几乎陷于瘫痪。于是我只好采用先手动测量电池电压，然后修改程序PWM输出的方式做测试。因为这个，前后烧写程序多达500次。

第三个问题，我改变工作电流，从300mA提升到700mA，mcu重置的问题再次出现，后来使用了1uF电容并联才解决。

提升工作电流之后，第四个问题随之出现，就是提高PWM，没有影响最终输出。这个问题让我疑惑了很久，最终仔细检查发现使用的线路内阻太大（我曾在ednchina论坛发贴说明这个问题）。过高的线路内阻导致PWM提升到一定程度后，电流主要由线路内阻制约而无法进一步提升。

我随便找了一个电动机的电源线，外径2mm左右，内部多股铜线拧成1mm左右，更换电线后，电流输出趋于正常。

这些问题逐步解决，我开始着手处理ADC采样数据过于离散的问题，设计了各种算法，取均值，取最高值，等方法，最终都没有取得可用的效果。

这时候，我在手电论坛(www.shoudian.com)发布了我制作这个电路的消息，有人跟帖说希望能安装在厚度只有4mm的空间。我因为使用了电感元件，无法满足这一要求。

考虑到方案问题太多，而实际应用对空间要求比较苛刻，我决定放弃Dc-DC变换的方式，采用直接PWM驱动。

于是这个方案宣布彻底失败，新的方案随之而来。

PWM直接驱动的缺点是效率相对低（但是比电池串连电阻直驱还是要高的多），但是由于避免了电感元件，带来的体积缩小很明显，是个值得尝试的方式，而且国外厂家也已经推出过这类产品，在可行性上有一定的把握。

我的下一篇介绍，使用PWM直接输出的LED驱动电路。敬请期待