使用數位分壓器實現車燈調光，以節省功耗、提高效率

輝輝仔

介紹怎樣使用低成本數字分壓器來實現燈光強弱控制，既節省了功耗又提高了效率。

3 w% a2 H% D8 ^- H" u" M在汽車以及其他照明應用中，通常需要調節內部燈光。使用機械分壓器實現這一功能會浪費電能，效率相對較低，而且還存在耐用問題。而本應用筆記中的設計利用用戶熟悉蜂窩電話中上/下控制鍵的功能，採用低成本數位電位器(數位分壓器)來實現強弱調光控制。使用數字分壓器不但避免了機械分壓器的低效和機械耐用性問題，而且大大節省了功耗，提高了效率。
車燈調光方案
1 ?- y/ e+ D) [- @8 c7 C7 k本設計使用非易失數位分壓器來建立調光閾值，使用單獨的偽鋸齒波振盪器來實現脈寬調製(PWM)燈光控制。 MAX5475 (U1)是一個32抽頭非易失數字分壓器，端到端電阻為100k。該設計使用一個雙刀雙擲(DPDT)開關(SW1)來控制數字分壓器。一端控制MAX5475的U/D引腳，另一端控制INC引腳。因此，“向上”方向按下開關會在INC上產生從高到低的轉換，遞增數位分壓器；“向下”方向按下開關會遞減數位分壓器。MAX5475電刷位置的非易失特性支援在不供電狀態下也可以保持調光設置。
+ z5 Z2 L% _3 T, J# `4 ?! I數位分壓器的電刷(VWIPER)被送入LMX358 (U2)雙路運算放大器(op amp)的反向輸入端。然後和雙路運算放大器另一輸入端產生的偽鋸齒波進行比較。基本上，鋸齒斜坡為FET Q1產生PWM驅動。提高VWIPER會增加占空比、FET接通時間以及燈的亮度。(實際中，由於燈包括由R1和C1構成的RC充電網路，因而是非線性的。但是，在充電間隔內，波形非常適合進行低成本占空比控制)。邏輯電平n溝道增強型FET對燈進行驅動。應該根據燈的負載需求來選擇Q1。

圖1：該圖說明怎樣使用MAX5475數位分壓器來實現車燈調光器。
, E8 R$ P8 w& K; `2 ~2 ?2 k+ o9 @要產生鋸齒波振盪器，應按圖1來配置LMX358。電阻R2、R3和R4產生振盪遲滯。利用5V輸入，放大器IN2+輸入在0.41V和4.55V之間觸發。注意，降低R2的數值，將提高上升範圍；增大R2的數值，會降低上升範圍。該設計使用10k的R2，在MAX5475數位分壓器精度之內實現其上升範圍。電容C1通過電阻R1在0.41和4.55V閾值之間沖放電時，產生上升斜坡。
8 {) k! L$ Z1 c  g* s; n振盪週期應相對較慢，以降低FET接通和關斷損耗的影響。為了計算振盪週期(TPERIOD)，必須首先計算TDISCHARGE和TCHARGE，其中VIN2+(high) = 4.55V，以及VIN2+(low) = 0.41V。
  U  z6 G+ w7 j+ b# ]6 fTDISCHARGE = -R1 * C1 * ln(VIN2+(low)/VIN2+(high)) = 24.1μs (公式2)
8 w" r0 L: h) Z+ `2 NTCHARGE = -R1 * C1 * ln{1 - [(VIN2+(high)- VIN2+(low))/(5V - VIN+(low))]} = 32.4μs (公式3)
$ p: ?% L; u% t4 v! c( r* GTPERIOD = TDISCHARGE + TCHARGE = 83.4μs
0 F$ B' S1 [$ L5 V' U+ z% o- a# [+ \FOSC = 1/TPERIOD = 12kHz
在這種情況下，TPERIOD = 12kHz。
, H. U  g1 l0 W: ?6 p+ e* G; s
7 m2 k) |; O: L8 w/ y# q  E, p本應用筆記介紹了怎樣使用低成本數位分壓器來實現PWM調光控制。設計中使用了和蜂窩電話中類似的上/下控制鍵，利用用戶熟悉的上/下控制功能，不需要微處理器，降低了成本。而使用機械分壓器進行車燈調光不但效率低而且存在耐用性問題，本設計利用數字分壓器提高了效率，節省了功耗。