LED 是一種固態電光源， 是一種半導體照明器件，其電學特性具有很強的離散性。它具有體積小、機械強度大、功耗低、壽命長， 便於調節控制及無汙染等特徵，有極大發展前景的新型光源產品。LED 調光方法的實現分為兩種： 模擬調光和數字調光， 其中模擬調光是通過改變LED 迴路中電流大小達到調光； 數字調光又稱PWM 調光， 通過PWM 波開啟和關閉LED 來改變正向電流的導通時間以達到亮度調節的效果。模擬調光通過改變LED 迴路中的電流來調節LED 的亮度， 缺點是在可調節的電流範圍內， 可調檔位受到限制；PWM 波調光可通過改變高低電平的佔空比來任意改變LED 的開啟時間， 從而使亮度調節的檔位增多。本文擬用兩種方法共同作用， 以達到調節LED 亮度的效果。
　　1 LED 調光方法
　　模擬調光是通過改變LED 迴路中電流大小達到調光， 電源電壓不變， 通過改變R 的電阻值來改變回路中的電流， 從而達到改變LED 亮度的效果。很多其他模擬調光都是採用這種方法的延伸， 其優點是電流可連續， 但可調節電流的範圍往往受到硬體的限制， 調節檔位不多， 對於要求亮度感應敏感的高精度採光裝置， 這種方法不理想。
　　數字調光又稱PWM 調光， 通過PWM 波開啟和關閉LED 來改變正向電流的導通時間， 以達到亮度調節的效果。該方法基於人眼對亮度閃爍不夠敏感的特性，使負載LED 時亮時暗。如果亮暗的頻率超過100 Hz ， 人眼看到的就是平均亮度， 而不是LED 在閃爍。PWM 通過調節亮和暗的時間比例實現調節亮度， 在一個PWM 週期內， 因為人眼對大於100 Hz 內的光閃爍， 感知的亮度是一個累積過程， 即亮的時間在整個週期中所佔得比例越大， 人眼感覺越亮。但是對於一些高頻取樣的裝置， 如高頻取樣攝像頭， 取樣時有可能恰好採到LED 暗時的影象。因此本文將模擬和數字相結合， 設計了LED 的驅動電路。
　　2 採用電感的PWM 調節方法
　　2.1 驅動電路
　　電路中， 當電感上通有電流時， 電感會產生磁場， 即部分電流轉換成磁能的方式“ 儲存” 在電感中； 當不再向電感上通電流時， 電感會將磁能通過電流的方式在迴路中釋放出來。這也是電感上電流不能突變的原因， 基於電感的這種“ 充放電” 原理， 可以將它用來平均PWM 波調光中產生的不連續電流。式（1） 、式（2） 分別是LR 電路的充電和放電過程及電流與時間的關係。

其中，If是最終穩定電流，I0是放電初始電流，τ （τ=L/R，L 是電感值，R 是迴路電阻） 是LR 電路的時間常數。
　　圖1 所示為驅動電路， 電感值的選擇以及PWM 波的頻率選擇在此驅動電路中相當重要。選擇C8051330 晶片作為PWM 波的輸出， 採用定時器翻轉控制高低電平的時間，從而控制PWM 波的佔空比。

圖1 驅動電路
要保證PWM 週期小於電感的τ 時間， 因為若PWM 的週期大於τ， 則極有可能出現在PWM 的佔空比變化的情況下， 電路中電流都能達到電感的飽和直流電流， 影響了對LED 電流調節。當C8051330 的時鐘頻率是25 MHz ，PWM 的週期的選擇對電流改變檔位的影響很大。若週期越大， 則PWM 佔空比的檔位越多， 反之越少。擬用256 個檔位的佔空比， 因此PWM 波的頻率應選擇在100kHz 以下，即週期在10 μs 以上，直流電感為10Ω， 此時電感值應選擇大於0.1 mH.圖2 分別是PWM 頻率為100kHz ， 佔空比為90%， 電感為0.1 mH、1 mH 和40 mH 時電路電流值的模擬結果。

（a）電感值為0.1mH 時電流隨時間關係

b）電感值為1mH 時電流隨時間關係

（c）電感值為40mH 時電流隨時間關係

（d）圖c 曲線區域性放大圖
　　圖2 不同電感值下電流隨時間的變化。
　　通過模擬可初步選擇40 mH 的電感作為驅動電路所用， 圖3 是用示波器採到的電壓波形圖， 此電壓是電路中串聯了一個20 Ω 的電阻上的電壓， 穩定後電壓為340 mV， 即電路中電流為17 mA.因為實際電路中電流有損耗， 所以實際電流值比模擬電流值偏小， 但整個電流的變化趨勢與模擬基本一致。

圖3 電感值40mH 電路中串聯電阻的電壓變化
　　2.2 電流與PWM 佔空比的關係
　　圖4 所示為LED 驅動電路充電以及放電曲線圖，Imax是電路在直流情況下的最大電流。設在PWM 佔空比為m 時電路中的電流值在充電曲線上的t1時刻的電流值附近波動， 此時應該滿足以下條件：t 點的充電曲線斜率為k1，a 點處放電曲線斜率為k2， 應有k1mT=|k2 |（1-m）T，驅動電路中的電流因此維持在一個恆定值附近微小波動。

分析可知， 當啟動驅動電路後， 經過若干個充放電週期電流達到一個相對穩定的值， 之後電流在這個穩定值附近波動。如圖5 所示， 對每個週期而言， 充電時電流曲線的斜率在不斷下降； 放電時電流曲線的斜率絕對值在不斷增加； 滿足圖4 的條件時， 電流相對穩定。從而得出在LR 電路時間常數τ 一定時， 電感電流隨PWM 佔空比的關係為：

其中m 是PWM 佔空比。
　　圖5 是電感電流隨PWM 佔空比變化的實驗結果曲線， 該曲線是在電感值為40 mH 時， 電路中串聯了一個22 Ω 電阻的情況下測得的。分析理論公式和實驗結果，可發現在PWM 佔空比為36%~86%區間， 電感上電流值隨PWM 波佔空比線性變化， 變化趨勢與理論推導一致。
　　對於高佔空比的區間段， 由於充電曲線斜率已經趨近不變， 此時電流值也趨於最大值， 而在低區間段， 由於充電時間較短， 電路中損耗較大， 電感上電流值也趨近於零。

2.3 PWM 佔空比調節方式
　　採用電腦通過RS-485 線上控制PWM 佔空比的變化， 根據需要在256 個檔位中進行選擇， 每次用電腦向RS-485 傳送兩個位元組的十六進位制命令， 從而改變C8051產生的佔空比， 達到改變LED 亮度的目的。
　　RS-485 介面電路的主要功能是： 將來自微處理器的傳送訊號TX 通過“ 傳送器” 轉換成通訊網路中的差分訊號， 也可以將通訊網路中的差分訊號通過“ 接收器”轉換成被微處理器接收的RX 訊號。任一時刻，RS-485收發器只能工作在“ 接收” 或“ 傳送” 兩種模式之一。因此， 採用了圖6 所示電路， 由微處理器輸出的R/D 訊號直接控制SN75LBC184 晶片的傳送器/接收器使能：R/D訊號為“1 ” ， 則SN75LBC184 晶片的傳送器有效， 接收器禁止， 此時微處理器可以向SN75LBC184 匯流排傳送資料位元組；R/D 訊號為“0 ” 則SN75LBC184 晶片的傳送器禁止， 接收器有效，此時微處理器可以處理來自RS-485匯流排的資料位元組。此電路中， 任意時刻SN75LBC184 晶片中的“接收器”和“傳送器”只能夠有一個處於工作狀態。

不論從模擬還是實驗角度來看， 在PWM 調光碟機動電路中加入電感， 可成功將電路中大範圍變化的電流“ 平均” ， 使其穩定在一個可通過理論計算得出的值附近。本文綜合了模擬調光和數字調光的共同優點， 且可以利用RS-485 ， 通過PWM 波與驅動電路中LED 上電流的函式關係， 改變PWM 波的佔空比， 即可讓LED 有著理想的電流值， 並用計算機實時、細緻地改變LED 的亮度。

1、PWM是脈衝寬度調製訊號，注意其中的“寬度”，就是脈衝的高電平的時間。PWM訊號調節LED亮度時，訊號頻率是不變的，改變的是脈衝的高電平的時間，即LED的導通時間。這種訊號調節亮度相當於調節LED的平均電流，所以電流會變化。
2、從LED的V-I特性可知，其曲線是非線性的，0.1V的電壓可造成100～200mA的If的變化，不易控制;另外，LED具有負溫度係數特性，所以，一般將LED說成是電流控制型器件。至於你將LED串接在電源模組上，當輸出電壓恆定時，是恆壓源驅動LED吧，這樣調節LED亮度時，需要對輸出電壓進行分壓，以降低LED的壓降才能改變其亮度，恆壓源的電流是有一個最大輸出值的，不能調節的，不知你用什麼方法調節其輸出電流的？
3、用MCU比較方便，成本是稍高，也可以用類比電子線路產生相應的PWM訊號。
4、現在用得多的有CV/CC開關電源、還有部分非隔離的驅動電路...我自己就是做這個電路設計的哦！