使用数字电位计实现汽车照明调光器可节省功耗并提高效率

本应用笔记介绍如何使用低成本数字电位器实现上/下光调光控制，既能节省功耗，又能提高效率。

介绍

在汽车和其他照明应用中，通常需要调暗内部照明。使用机械电位计来执行此功能会浪费功率，效率相对较低，并引起对耐用性的担忧。相比之下，本应用笔记中的设计利用了用户对上/下蜂窝电话控制熟悉的特点，实现了使用低成本数字电位器（digipot）的上/下调光控制。使用数字电位器不仅可以避免机械电位计的低效率和机械耐久性问题;它实际上节省了功率并提高了效率。

实现汽车照明调光器

该设计使用非易失性数字电位器来创建调光阈值，并使用分立式伪锯齿振荡器来实现脉宽调制（PWM）灯控制。MAX5475 （U1）为32抽头非易失数字电位器，端到端电阻为100kΩ。该设计使用双刀/双掷 （DPDT） 摇臂开关 （SW1） 来控制数字电位器。一个极控制MAX5475的U/D引脚，另一个极控制/INC引脚。因此，在“向上”方向上按下开关会导致/INC上的高到低转换，从而增加数字电位器;在“向下”方向上按下开关会减少数字电位器。MAX5475游标位置的非易失性特性允许调光器设置保持在未上电状态。

数码宝贝的刮水器（V雨刮器） 是输入到 LMX358 （U2） 双通道运算放大器（运算放大器）的反相输入。然后将其与双通道运算放大器另一半产生的伪锯齿波进行比较。基本上，锯齿斜坡的斜率为FET Q1创建一个PWM驱动。增加 V雨刮器增加占空比、FET 的导通时间和灯亮度。（实际上，斜坡是非线性的，因为它由R1和C1的RC充电网络组成。但是，在充电间隔的部分，波形非常适合低成本占空比控制。逻辑电平n沟道增强FET驱动灯。Q1应根据灯负载要求选择。

图1.下图说明了如何使用MAX5475数字电位器实现汽车照明调光器。

为了生成锯齿振荡器，LMX358 的配置如图 1 所示。电阻R2、R3和R4产生振荡迟滞。采用 5V 输入时，放大器 IN2+ 输入可在 0.41V 和 4.55V 之间切换。请注意，减小 R2 的值会增加斜坡的整体跨度;增加R2的值，减小斜坡的跨度。该设计使用10kΩ的R2值来提供斜坡跨度，利用MAX5475数字电位器的大部分分辨率。当电容C1通过电阻R1在0.41V至4.55V门限之间充电和放电时，产生斜坡。

振荡周期应相对较慢，以尽量减少FET导通和关断损耗的影响。计算振荡周期（T时期），我们必须首先计算 T放电和 T负责，其中 VIN2+(high)= 4.55V 和 VIN2+（low)）= 0.41V。

TDISCHARGE = -R1 × C1 × ln(VIN2+(low)/VIN2+(high)) = 24.1µs  (公式. 1)

TCHARGE = -R1 × C1 × ln{1 - [(VIN2+(high) - VIN2+(low))/(5V - VIN+(low))]} = 32.4µs  (公式. 2)

TPERIOD = TDISCHARGE + TCHARGE = 83.4µs  (公式. 3)

FOSC = 1/TPERIOD = 12kHz

In this case, TPERIOD = 12kHz.

总结

本应用笔记说明了如何使用低成本数字电位器实现PWM调光控制。设计中使用了类似于蜂窝电话中的上/下控制，无需微处理器，最大限度地降低了成本，并利用了用户对上/下控制的熟悉程度。虽然使用机械电位计来实现汽车照明调光器会引起效率低下和耐用性问题，但在这种设计中使用数字电位计可以提高效率并节省功耗。