固态照明正迅速成为机电工程与设计领域的热点之一。LED 实现了灵活性与高效性的结合，这是传统照明技术无法比拟的。LED 可以长时间提供稳定可靠的照明，而且采用小型封装，因此正在建筑和舞台照明应用领域得到广泛采用。但是，每种不同的照明应用都有其独特性，不同的市场领域需要具有不同特性的产品。因此，市场中集成电路的专业化趋势不断加强，也导致本来已经种类繁多的产品型号变得更加丰富多彩。可编程混合信号微控制器正得到快速采用，因为单个微控制器能集成脉宽调制器（PWM）、通信接口、放大器、比较器及数据转换器等多种外设。
通过将上述外设的完美组合，可实现对功能丰富而强大的可调光降压转换器等器件的控制。用于 LED 驱动器应用的降压转换器应为电流模式调节器，因为 LED 是电流模式器件。从 LEDV-I 曲线可以看出，正向电压稍有变化，就会对电流产生较大影响。因此，任何 LED 驱动器电路的反馈都应视为电流。此外，应使用恒定电流，因为制造商会根据正向电流电平设定 LED 的颜色与强度。上述特性相当重要，因为我们要通过有关特性值来确保系统符合整体规范的要求。
图 1 给出了典型的 LED 系统，包括通信接口、不同颜色的 LED（每种颜色都代表一个通道）、智能化功能以及每个通道的恒定电流驱动器。通信接口可以为 DMX512 或 DALI，这是两种标准的照明协议，此外也可以为 ZigBee 或无线 USB 接口。智能化功能可通过内置模数转换器（ADC）与 LED 调光外设的微控制器实现。ADC 用于监控温度与 LED 电流等系统变量，完成系统监控与色彩混合任务。驱动器为通道中的每个 LED 提供恒定电流。驱动器的复杂性与质量决定了驱动器的价格。
2. 磁滞降压控制器
在微控制器上集成 LED 驱动器有助于减小整体系统解决方案的尺寸。现在，几乎没有什么解决方案将开关模式电源（SMPS）这样的高功率元件与微控制器的智能化功能完美结合在一起。其次，就是将 SMPS 的反馈与控制电路完美集成在微控制器中。如图 1 所示，CY8CLED16EZ-Color 器件正好具备上述功能所需的模拟电路。在该设计方案中，SMPS 拓扑为电流模式可控磁滞降压转换器架构（见图 2）。
启动时，通过电感的电流开始上升，直至比较器正输入的电压大于比较器负输入的电压。随后，转换器将作为自由运行的振荡器，电流会在两个层面间充电和放电。
ITH_HIGH 与 ITH_LOW 的大小可由并联电阻、RIN 与 RHYST 反馈电阻以及 DAC 输出电压通过下列等式计算得出。可以看到，RHYST 值越大，ITH_HIGH 与 ITH_LOW 的差就越小。

               (5)
其中，VD 为续流二极管的正向电压。
可根据电感容差与 LED 正向电压的差值计算出电流误差。但是，如果系统采用了具备 8:1 模拟乘法器与可编程增益放大器的积分型模数转换器，那么也可用该转换器来测量电流误差。通过校正算法来测量并处理电流误差，随后再改变 DAC 的输出电压来设置新的阈值。
电平转换电路
如图 7 所示，当栅极 Q1 的逻辑电平为高时，栅极 Q3通过分压器打开；栅极 Q4 短接至 VIN 将关闭栅极 Q3。当栅极 Q1 的逻辑电平为低时，分压器中无电流通过，将栅极 Q2 连接至 VIN，此时栅极 Q4 短接至地面，并打开 PFET。这样，输入为高时，开关关闭，输入为低时，开关打开，这就说明了 EZ-Color 器件内置比较器的输出为什么会出现反相区。只要输入电压不超过晶体管 Q2 与 Q4的 VGS（MAX） 值，如图 7 所示的电平转换电路就能正常工作。如果从 VIN 到源极 Q2 之间增加齐纳二极管与电容器，再在齐纳二极管的阳极至接地之间采用偏置电路，那么该电路就可适用于较大的输入范围。
5. 利用软件工具实现更简化的解决方案
磁滞降压转换器要采用 EZ-Color，需要将用户模块嵌入到 PSoCDesigner 中，以便在芯片的模拟段与数字段之间进行切换。如图 8 所示，比较器用户模块放在连续时间模块中，9 位 DAC 放在两个开关电容模拟块间，提供其负输入。比较器的正输入通过 4:1 的多路复用器由，输出路由至比较器数字总线，再经过反相，抵消电平转换器电路的反相区（如图 8 所示）。比较器数字总线发送数字信号至芯片的数字段，也是数字信号走线的地方（如图  9  所示）。
以上各图显示了如何配置 EZ-Color 模拟与数字模块，以实施降压转换器。COMP_BUF 模块路由比较器总线到数字段，随后它可路由到电源电路系统，不过不是直接路由到控制电路，而是与 16 位 PWM 数字模块的输出做AND 操作，从而实现调光功能。图 8 和图 9 中的 3 个位置样本可放置在 CY8CLED16 部件上，从而实现 3 通道可调光输出的复合系统。
利用 3 个降压转换器，每个通道都能通过高精度照明信号调制（PrISM）调光，或利用 PWM，我们就能控制3通道 LED 系统的色彩。用 8 位微控制器完成色彩混合相当复杂，不过有些集成电路公司尝试了这种做法并取得了成功。PSoCExpress 等软件工具具备预编写、预验证的色彩混合代码，使开发照明设计变得极其简单。PSoCExpress是一款支持用户界面功能的设计创建工具，也支持系统外设编码，可以通过拖放实现工作，并在 GUI 环境中连接至驱动程序。所生成的项目文件兼容于所有赛普拉斯的 EZ-Color 器件。
6. 应该采用哪种调光分辨率？
可能已经注意到了，本项目中采用了 16 位分辨率调光。之所以这样做，是因为在光照强度较低的情况下，需要 16 位来维持高精度的色彩控制。如果强度为 100%，那么精确匹配就仅需要 8 位的分辨率，如强度为 1%，则分辨率应为 14.6 位。EZ-Color 中，16 位分辨率的 PWM 调光频率为 732Hz，远远高于肉眼所能看到的频率。PWM 模块时钟频率设定为 48MHz，就能获得这种调光频率。
7. 本文小结
采用赛普拉斯的 EZ-Color 等混合信号微控制器控制 LED 照明系统，因为这种微控制器集成了ASIC 实施所需的大部分功能。通过采用磁滞降压转换器，EZ-Color能提供低成本的 SMPS 拓扑，可用恒定电流驱动 LED。集成式混合信号解决方案非常适合照明设计，不仅能降低元件成本，而且还能缩短设计周期。赛普拉斯的 EZ-Color 集成了 SMPS 控制、智能化色彩混合功能与 DMX512 接口，使其成为多种 LED 照明应用设计的便捷选择。