使用MAX25510和MAX25511混合调光

本应用笔记概述了LED背光驱动器件电流调节的两种不同方法。本文详细介绍了MAX25510和MAX25511允许两种方法组合使用的情况。

介绍

本应用笔记介绍了将调光信号施加到背光高亮度LED驱动器的不同方法。具体而言，MAX25510和MAX25511是独立的峰值电流模式控制LED驱动器，可驱动多达4个LED串;四个集成电流输出中的每一个都吸收高达 120mA 的电流，并且 LED 电流值可通过真脉宽调制 （PWM） 调光、模拟调光或两者的组合（称为混合调光）连续调节。

MAX25510和MAX25511的典型应用电路如图1所示。

通过将具有适当频率和所需占空比的方波信号分别注入前面介绍的器件的DIM和ADIM引脚，激活真正的PWM和模拟调光功能。混合调光代表了前两种方法的结合，可以帮助减少电磁干扰（EMI），提高调光比，并降低应用中的音频噪声。

以下段落简要介绍了PWM调光，模拟调光和混合调光的优点和缺点

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图 1.MAX25510-MAX25511的典型应用电路（升压拓扑）。

真正的 PWM 调光

真正的 PWM 调光迫使 LED 按照调光信号的编程频率和占空比打开和关闭。由于LED峰值电流在整个调光范围内保持恒定，因此色温没有变化，并且可以实现非常低的最低亮度水平，而不会在光输出中产生较大的误差。

这种方法在高亮度状态下较弱，其中效率与负载电流的关系受到LED电流开启时电路电阻元件的较高传导损耗的影响。此外，如果使用陶瓷电容器，输出端会产生相当大的开关噪声;如果PWM信号的频率在可听范围内，则会产生噪声（参见应用笔记7060：如何降低MAX20444应用中的PWM相关噪声，了解降低音频噪声的方法列表）。

MAX25510和MAX25511跟踪DIM引脚上的外部PWM调光输入，可提供最小导通时间为300ns的输出脉冲。PWM调光频率可以在100Hz的范围内，该值对调光比不会太不利。

模拟调光

模拟PWM调光涉及获取PWM输入并将其转换为模拟控制信号。LED峰值电流值根据所施加信号的占空比线性降低一个系数。

从降噪的角度来看，这种调光方法是有益的，因为LED电流始终是连续的，并且消除了输出陶瓷电容器在高亮度下的振动引起的任何声音噪声的可能性。由于导通损耗较低，在较低亮度水平下，效率与负载电流的关系得到改善。

另一方面，当LED纯电流控制时，最小亮度水平受到LED非线性的限制。因此，在不损失分辨率的情况下，无法提供非常小的电流值。

MAX25510和MAX25511通过在ADIM引脚上接受具有可变占空比的方波信号（10kHz–100kHz频率范围）来实现上述模拟调光功能。图2显示了ADIM设置与LED电流之间的关系（0%占空比对应于最大LED电流）。ADIM信号在内部转换为8位字，转换为256个亮度级别。

图2.模拟调光操作在MAX25510和MAX25511上。

混合调光

混合调光结合了模拟和PWM调光的优点，将LED电流控制分为两部分。特别是，混合调光的优点如下：

PWM 调光时的电流幅度较低，EMI 更低

使用陶瓷输出电容器时降低音频噪声

更高的调光比

在高亮度区域，LED电流在最大显示器亮度水平和预设电流阈值之间线性变化。低于此阈值时，PWM调光允许保持相同的预设峰值电流，同时调制信号的占空比以控制亮度。

应用于MAX25510和MAX25511的通用混合调光外壳如图3所示。当最大LED电流降低系数“X”，模拟调光占空比相应增加系数“100*（X-1）/X”时，就会发生从模拟调光到PWM调光的过渡。在转换之前，PWM调光的占空比保持在100%，而在转换后可以取100%和0%之间的任何值。

图3.MAX25510和MAX25511的混合调光操作。

混合调光可以在MAX25510和MAX25511上同时使用DIM和ADIM输入实现。需要两种不同的PWM信号：一种控制标准PWM调光（连接到DIM引脚），另一种连接到ADIM引脚并将峰值LED电流设置为0%至100%。

对于以下示例用例，MAX25512评估板和MAX25511 IC演示混合调光操作。通过向ADIM引脚施加一个占空比为0%至67%的10kHz方波信号，同时在DIM引脚上保持一个1kHz-100%占空比方波信号，每串100mA的最大LED电流线性降低至33mA。当达到33mA断点电平时，DIM上信号的占空比降低，通过PWM调光来控制LED亮度。

图4所示为MAX25511工作电路及其实际外部元件值。该器件配置为禁用相移功能。

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图 4.MAX25511工作电路，用于混合调光测试（升压拓扑）。

评估板台架测试结果如下示波器（图5至图8所示），显示了模拟调光和PWM调光之间过渡过程的不同阶段。

图5.MAX25511 – ADIM占空比 = 0%，DIM 占空比 = 100%，ILED_total = 400mA。

图6.MAX25511 – ADIM占空比 = 67%， DIM 占空比 = 100%， ILED_total = 132mA.

图7.MAX25511 – ADIM占空比 = 67%， DIM 占空比 = 90%， ILED_total （峰值） = 132mA.

图8.MAX25511 – ADIM占空比 = 67%， DIM 占空比 = 10%， ILED_total （峰值） = 132mA.

表1总结了早期用例中ADIM和DIM设置导致的相对LED亮度变化。

表 1.断点后MAX25511上ADIM和DIM设置之间的相对LED亮度变化

ADIM 设置 （%）	调光设置 （%）	相对发光二极管亮度（%）
0	100	100
67	100	100 x 1/3 x 1 ̃ 33.3
67	90	100 x 1/3 x 9/10 = 30
67	10	100 x 1/3 x 1/10 ̃ 3.33

表2包括更多相对亮度示例，包括LED总电流以及相关的ADIM和DIM设置。

表 2.MAX25511上不同ISET电流下的ADIM/DIM设置和相关LED亮度。

里塞特（？	ILED_total_peak （毫安）	ADIM 设置 (%)	调光设置 (%)	相对发光二极管亮度（%）
12.5千米	480	0	100	100
240	50	50	100 x 1/2 x 1/2 = 25
48	90	25	100 x 1/10 x 1/4 = 2.5
15k	400	0	100	100
	100	75	50	100 x 1/4 x 1/2 = 12.5
	80	80	25	100 x 1/5 x 1/4 = 5
25k	240	0	100	100
	120	50	60	100 x 1/2 x 3/5 = 30
	60	75	30	100 x 1/4 x 3/10 = 7.5

结论

本应用笔记旨在概述背光LED驱动器中使用的三大类PWM调光，并描述MAX25510和MAX25511如何通过专用引脚上的真PWM调光和模拟调光信号来控制LED电流。通过利用这种架构，可以获得两种调光方法的混合，从而导致混合调光。

审核编辑：郭婷