基于HSI模型的全彩LED驱动电路设计

　　0 引言

　　发光二极管(Light Emitting Diode，LED)是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光，随着LED的应用越来越广，对于其驱动电路要求也越来越高。现在大多数场合需要采用恒流输出的开关电源，对于全彩LED灯而言，采用传统的RGB分别驱动在面对既要调色温又要调节亮度时候会有明显的缺陷，基于这点，通过改良HSI模型，设计了这款适合与全彩LED的驱动电路。传统的RGB模型需要R，G，B分别调节，而HSI模型主要将亮度和色度分开，通过H，S，I三个参数分别调节，H(色度)，S(饱和度)，I(亮度)。HIS模型下的驱动电路通过单片机控制总线驱动电流来限定I参数(亮度)，通过R，G，B三端反馈调节R，G，B的综合比例(H参数)，经由光线传感器获取光亮度的饱和程度S参数，达到驱动电路调节的目的。

　　1 总体设计

　　图1为HIS模型下全彩LED驱动电路的总体设计。硬件部分采用恒流驱动芯片PT4115，采用总一分的方式进行RGB驱动，通过采样电路获取R，G，B三路电流信号反馈，用来调节R，G，B的比例。软件采用STC系列单片机作为主调节模块，通过获取A/D转换调节三色颜色比例，采用PID调节方式，以保证调节的稳定。

　　2 LED驱动电路硬件设计

　　2.1 恒流驱动原理

　　如图2所示，这里由两只特性相同的管子VT0和VT1构成，两管的发射极分别接入电阻Re0和Re1。电阻R中的电流为基准电流，其表达式为：

　　所以集电极电流为：

　　由于这里通过改变Ic1和Ir的关系，使工Ic1和Ir呈比例关系，从而克服镜像恒流源电路的缺点。理论推导证明：

　　可见，只要改变Re0和Re1的阻值，就可以改变Ic1和Ir的比例关系，其基准电流Ir为：

　　通过Re0和Re1电流负反馈电阻，从而使恒流源的输出电流Ic1具有更高的稳定性。