在设计 led 灯 pwm 调光方案时,若方案设计为默认上电 led 灯不亮,在样板做好进入测试阶段时,会发现每次通电瞬间会出现 led 灯会先闪烁一下,然后灭掉,之后也可以通过单片机实现正常的调光与开启与关断功能,但通电瞬间闪烁的现象始终存在,这往会往对工程师造成困扰。下面以 xl3001 为例,简述其原因及解决方法。
图 1 为 xl3001 的 pwm 调光电路,此电路 pwm 信号高占空比时,输出电流小;低占空比时,输出电流大。若客户的方案设计为通电后默认不亮,通过单片机控制驱动,再来点亮 led;若不加其他对策方法,则会造成上电时 led 先亮再灭的现象。因为在上电时,由于单片机启动较慢,无法在上电瞬间立即给 cs 引脚高电平,从而导致 led 灯会先亮,等单片机启动完成后,再给 cs 引脚提供高电平,led 灯才会灭掉(单片机通电时默认把 led 驱动关闭,才能实现默认 led 灯灭的状态),这也就导致了 led 上电闪烁。
解决方法方案
1: 将 pwm 调光模式更改,占空比越大,输出电流越大,原理图见图 2。
上电默认关机,单片机启动后,使用单片机开机,电路原理如图 3(洋红色线框部分)。
当刚上电时,单片机未启动,q1 不导通,vin 电压通过 r4、r1 分压后加到芯片的 cs 引脚上,使 cs 引脚电压高于 正常工作电压(0.21v),芯片关机不工作。单片机启动后,给“mcu io”引脚高电平,q1 导通,vin 的电压无法加到 cs 引脚上,芯片开始正常工作,从而避免了上电时的闪烁。但此方案需要用到单片机的两个 i/o 口。
方案 3: 利用电容充电延时方法,给单片机提供响应时间,延迟启动电路原理图见图 4(洋红色线框部分)。
系统通电初期,输入端电压通过 r5,r4 给 c3 充电,c3 两端电压不能突变,三极管 q1 的 vbe《-0.7v,q1 导通, cs 被拉高,芯片不工作。随着 c3 电压逐渐上升,最终 q1 关断,芯片开始正常工作,从而起到延时启动的作用。
r5、c3 用以调整延时时间,r4 用以减小因 q1 管放大倍数的离散性而造成的延时时间差异(r4 越小,q1 放大倍数 的影响越小,但会大幅减小延时时间),r6 是关机后 c3 的放电回路。需要注意的是,输入端电压对延时时间有较大影响, vin=24v 时示波器截图见图 5。黄色为 vin 电压,绿色为 cs 电压,从图中可以看到,按上述电路,芯片启动约延时 260ms。 更多器件、电压组合的延时结果见附录 1。
方案 4: 方案 3 电路简单,但延时时间容易受 pnp 管放大倍数、输入端电压的影响,且计算方法复杂。方案 4 是方案 3 的改进 版,原理图见图 6(洋红色线框部分)。
上电时,c3 相当于短路,q2、q1 导通,cs 处于高电平状态,xl3001 关机;随着 c3 充电至一定程度,q2、q1 关断,芯片开始正常工作。注意,为计算方便,选择电阻时,使 r8=r7,否则下面的计算不成立,r7 不等于 r8 的计算 公式见附录 2。
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