FP7195转模拟调光技术解决智能家居调光频闪和电感噪音的原理

卓达鑫 2022-08-01 1451

描述

前言

科技发展的今天，照明产品需要根据使用者的要求对产品进行调光和混色。调光有多种方式，其中，控制LED亮灯时间及熄灯时间长度的方式称为PWM调光。PWM方式调光系统的优点在于，调光引起的色度变化较少。PWM调光通过固定频率使DC-DC转换器进行间歇工作，并通过反复进行亮灯/熄灭操作来调整亮度。在亮灯/熄灭的恒定循环中，调长亮灯时间时将会变亮，调短时则会变暗。在间歇工作中，眼睛基本上不会察觉频闪情况，但是灯光的频闪是一直存在的，很多时候通过手机摄像头能发现灯光出现横纹就是频闪的表现。而且其处于人耳可听频率中，因此当基板上贴装的功率电感器中流过间歇工作的电流时，电感器主体将会因频率影响而发生振动，从而导致出现啸叫。

一、为什么调光有频闪？

在PWM信号调光状态下，LED亮度会有”亮“、”暗”两个状态，不同PWM占空比下可以呈现出不同的亮度，当PWM信号的频率过低的时候会出现频闪问题。如图2所示：当PWM信号调光频率过慢的时候，如上图会出现摄影机在某些影格(Frame)里面是没有亮灯的情况，显示在影片画面上会出现所谓的频闪现象(Flicker)。当频率加快16倍如上右图的时候，每个影格(Frame)皆可抓取到正常亮度，最终显示在影片画面上就不会有频闪现像(Flicker)。

二、为什么调光有噪音？

声波是在空气中传播的弹性波，人的听觉可听到大约20～20kHz频率范围的"声音"。在DC-DC转换器的功率电感器中，当流过人耳可听范围频率的交流电流以及脉冲波时，电感器主体会发生振动，该现象称为"线圈噪音"，也就是电感啸叫现象。

三、消除频闪和噪音的方法

如图所示，采用DC模拟调光是对LED电流的每个周期进行调整。更简单地说，它是不断调整LED的电流大小。故而不会出现开关频率所产生的频闪和啸叫。

四、FP7195芯片如何适用于PWM信号控制的智能家居模块

因为FP7195芯片能通过内部机制实现PWM信号到模拟信号的转换，所以在产品应用上可以兼容几乎所有的调光模块给出的信号，而且对PWM的频率不再有限制，从而实现了解决调光频闪和电感噪音的行业难题。相比较传统的模拟调光芯片，7195芯片又会在内部不断校准自身基准从而达到精准的调光线性度。
FP7195 可支援 PWM 数位调光，只要在 DIM 脚输500Hz~200kHz 频率的数位讯号，控制PWM 数位讯号的占空比(Duty cycle)即可控制输出电流 0.1%~100%(参考电压 0.1mV~100mV)。 PWM 的高电位电压可接受 2.6V~5V，高电位部分进入 IC 后一律会被处理为 2.5V，IC 最后再把讯号处理为 DC 电压去做调控，PWM 占空比(Duty)与输出电流百分比(ILED(%))
FP7195 同时也支援模拟调光(DC 调光)，只要在 DIM 脚输0.1~2.5V，即可控制输出电流0.1%~100%(参考电压0.1mV~100mV)。

总结

FP7195降压恒流芯片可以支持PWM和DC模拟信号调光，内部自动校准自身基准优化调光曲线和调光精度，高低端检测机制保障批量一致性恒流精度高达1%，工作占空比可达100%，输入和输出可以做零压差恒流，完美解决智能家居调光灯具行业痛点。

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