恒流源驅(qū)動電路的制作

1、項(xiàng)目三 LED屏幕顯示,項(xiàng)目描述,從LED的光電特性入手分析恒流式驅(qū)動的優(yōu)越性，進(jìn)而禪述恒流源電路及其應(yīng)用；從LED點(diǎn)陣顯示屏的結(jié)構(gòu)出發(fā)，分析LED點(diǎn)陣顯示屏顯示字符的原理；從LED點(diǎn)陣顯示字符實(shí)訓(xùn)，LED顯示屏的組裝，到LED顯示屏的調(diào)試和演示操作，使操作技能得到進(jìn)一步提高。,知識目標(biāo),理解LED在顯示領(lǐng)域的應(yīng)用。,技能目標(biāo),學(xué)會LED條形屏的組裝。,任務(wù),任務(wù)一 恒流式驅(qū)動電路,一、恒流式驅(qū)動電路 1LED驅(qū)動電源的特點(diǎn)及要求 首先LED不能直接使用常規(guī)的電網(wǎng)電壓， 從LED的伏安特性可知，只能給LED兩端 加上一定的直流電壓或通上一定的直流電流才能使LED發(fā)亮，,另外，在選擇和設(shè)計(jì)LED

2、驅(qū)動電源時還要考慮到以下幾點(diǎn)要求： （1）高可靠性 （2）高效率 （3）高功率因素,（4）驅(qū)動方式 （5）浪涌保護(hù) （6）保護(hù)功能 （7）防護(hù)方面 （8）驅(qū)動電源壽命要與LED壽命相匹配 （9）要符合安規(guī)和電磁兼容,2LED采用恒流源驅(qū)動的優(yōu)點(diǎn),（1）從LED的伏安特性分析 若是采用恒壓式供電，必須要求恒壓源有足夠高的精度，否則LED工作極其不穩(wěn)定， 甚至?xí)龎腖ED。,（2）從伏安特性的溫度系數(shù)分析LED的伏安特性并不是固定的，而是隨溫度而變化的，所以電壓定了，電流并不一定是不變的，而是隨溫度變化的。這是因?yàn)槭荓ED是一個二極管，它的伏安特性具有負(fù)溫度系數(shù)的特點(diǎn)。,（3）LED顯示屏的顯示效

3、果分析 由于LED制造工式的差異性，即使是同廠家同型號的LED，其正向壓降也存在有分 散性，當(dāng)采用恒壓驅(qū)動多只并聯(lián)的LED時，各工作電流也會有所不同，導(dǎo)致光學(xué)特 性的不一致，因此，最好的辦法是恒流控制。,二、恒流式驅(qū)動電路的形式與結(jié)構(gòu),1恒流式驅(qū)動,（a）三極管的LED負(fù)載曲線,（b）基極電流控制,（c）基極電壓控制,圖3-3 LED作負(fù)載與三極管串聯(lián),圖3-3（a）是LED作為三極管放大電路的負(fù)載曲線，如果直接使用三極管基極電流控 制其集電極電流，如圖3-3（b）所示，由于三極管放大倍數(shù)的分散性，同樣的基極電 流，會產(chǎn)生不同的集電極電流，因此采用基極電壓控制方式更為合理，如圖3-3（c） 所

4、示，即在發(fā)射極中串聯(lián)電阻Re，這時有,IcIe(UbUbe)Re,2基本恒流源電路,圖3-4 基本鏡像恒流源,基本鏡像恒流源電路，如圖3-4所示。三極管T1、T2參數(shù)完全相同，則有 12，ICEO1ICEO2，由于兩管具有相同的基-射極間電壓（UBE1UBE2)， 故IE1IE2，IC1IC2。當(dāng)較大時，基極電流IB可以忽略，所以T2的集電極電 流IC2近似等于基準(zhǔn)電流IREF，即：,IC2 IC1IREF(UCCUBE)RUCCR,由上式可以看出，當(dāng) R 確定后 IREF 就確定了，IC2 也隨 IREF 而定。我們可以 把 IC2 看作是 IREF 的鏡像，所以稱為鏡像恒流源。,（2）用三

5、極管提供基準(zhǔn)電壓的恒流源,圖3-5 三極管be電壓作基準(zhǔn)電壓的恒流源,（3）用穩(wěn)壓二極管提供基準(zhǔn)電壓的恒流源,圖3-6 穩(wěn)壓二極管作基準(zhǔn)電壓的恒流源,（4）用三端可調(diào)電壓基準(zhǔn)集成電路提供基準(zhǔn)電壓的恒流源,圖3-7 TL431的圖形符號和外形圖,TL431是一個有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源。它的輸出電壓用兩個電阻 就可以任意地設(shè)置從2.5V到36V范圍內(nèi)的任何基準(zhǔn)電壓值。,TL431可等效為一只穩(wěn)壓二極管，其基本連接方法如圖3-8所示。圖（a）作為2.5V基 準(zhǔn)電壓源；圖（b）作為可調(diào)基準(zhǔn)電壓源，電阻R1和R2與輸出電壓的關(guān)系為 UO=2.5(1+R1/R2)V。,（a）2.5V基準(zhǔn)源

6、,（ b）可調(diào)基準(zhǔn)源,圖3-8 TL431的基本連接方式,如圖3-9 所示，是TL431作2.5V基準(zhǔn)電壓的恒流源，電阻R2是電壓取樣電阻。一旦需 要的電流大小確定后，這個阻值就定了，R22.5I。,圖3-9 TL431作基準(zhǔn)電壓的恒流源,3集成恒流源 目前由于LED的廣泛使用，對LED驅(qū)動電路的功能和品質(zhì)等各方面均提出了較高 的要求，現(xiàn)在許多集成電路（IC）產(chǎn)家已生產(chǎn)出各種類型的LED驅(qū)動IC，以便在 不同的情況下供設(shè)計(jì)人員選擇，LED驅(qū)動IC目前市場需求按應(yīng)用來分基本有四大 類：,（1）用于消費(fèi)性電子產(chǎn)品，其應(yīng)用特點(diǎn)是以電池為能源，一般為4.2V8.4V，因此 低電壓、小電流的LED驅(qū)動電

7、源是目前量大面廣的產(chǎn)品，消費(fèi)性電子產(chǎn)品的LED 驅(qū)動電源擁有比較成熟的技術(shù)、產(chǎn)品和相對成熟的市場。,（3）用于建筑裝飾照明和家庭照明，主要功能是將交流電壓轉(zhuǎn)換為恒流電源，并同 時完成與LED的電壓和電流的匹配。建筑裝飾照明和家庭照明，則需要將交流 （AC）能直接變換成直流（DC）恒流源的LED驅(qū)動IC，目前還不能提供單個的 集成電路產(chǎn)品，大多數(shù)是模塊化電路。,（2）用于汽車照明產(chǎn)品，因其電源穩(wěn)壓器來自汽車蓄電池，一般是48V，所以需要 較高電壓降壓的LED驅(qū)動IC。汽車照明產(chǎn)品使用LED的數(shù)量較多，LED多采用 串、并聯(lián)連接，需要較高的電壓，對于取自48V汽車蓄電池的電源來說是十分 方便的。,

8、（4）用于LED屏幕顯示，LED顯示屏驅(qū)動IC可分為通用IC和專用IC兩種。,三、集成恒流源電路的應(yīng)用,1低電壓類IC 低電壓類IC是指其輸入電壓低，一般不超過DC15V，主要在以電池為電源的便攜式產(chǎn)品中使用?？蓪?shí)現(xiàn)低電壓類驅(qū)動的IC型號較多，幾乎大多數(shù)的IC生產(chǎn)公司均有相似的產(chǎn)品。每個型號的LED驅(qū)動IC既有共同點(diǎn)，又有各自的特點(diǎn)。如有的具有可調(diào)光功能，,（1） LM3590為小功率白色LED簡單驅(qū)動IC，如圖3-10所示是它的外形圖，輸入 電壓6V12V；輸出電流20mA；降壓型；SOT235貼片封裝。,圖3-10 LM3590外形圖,LM3590的引腳功能：1可編程電流輸入端，編程電阻

9、RSET =100 （125IOUT）； 2地；3恒流輸出端；4電壓輸入端，輸入電壓范圍6V12V；5使能端。 EN為低電平時，無輸出；EN為高電平時，有輸出。,LM3590的典型應(yīng)用電路，如圖3-11所示。,圖3-11 LM3590的典型應(yīng)用電路,（2）MAX1561為高效率升壓型變換器，它們能夠以恒定電流、87的效率驅(qū)動 多達(dá)6個白光LED，可為便攜式電子設(shè)備提供背光照明。其升壓轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)允 許白光LED串聯(lián)連接，使每個LED保持相同的電流，以獲得均勻的亮度，不 需要限流電阻。,圖3-12 MAX1561的典型應(yīng)用電路,2中電壓類IC 中電壓類IC是指其輸入電壓一般在幾伏至幾十伏之間，該類I

10、C主要可用于以蓄電 池為輸入電壓源，以汽車的LED燈飾產(chǎn)品為主，如用于汽車閱讀燈、剎車燈、轉(zhuǎn)向燈等。,AMC7150的典型應(yīng)用電路，如圖3-13所示。,圖3-13 AMC7150的典型應(yīng)用電路,3高電壓類IC 高電壓類IC是指其輸入電壓一般可達(dá)到幾百伏，它的輸入端能承受由市電直接 整流得到的全部直流電壓，而不需要降壓。這類IC主要用于以市電為電源的各 種照明中，如戶外景觀燈、LED路燈、LED日光燈、LED射燈、LED臺燈等。,HV9910的典型應(yīng)用電路，如圖3-14所示。,圖3-13 AMC7150的典型應(yīng)用電路,四、LM317恒流源電路的分析和指導(dǎo) 1LM317集成電路介紹 LM317是三

11、端可調(diào)穩(wěn)壓集成電路，輸出電壓范圍是1.2V 至37V，負(fù)載電流最大為 1.5A。它的使用非常簡單，僅需兩個外接電阻來設(shè)置輸出電壓。此外它的線性調(diào) 整率和負(fù)載調(diào)整率也比標(biāo)準(zhǔn)的固定穩(wěn)壓器好。LM317 內(nèi)置有過載保護(hù)、安全區(qū)保 護(hù)等多種保護(hù)電路。,圖3-15 LM317外形圖和圖形符號,2用LM317構(gòu)建恒流源電路,圖3-16 LM317的恒流源電路,LM317工作時，LM317建立并保持輸出端與調(diào)節(jié)端之間125V的標(biāo)稱參考 電壓(Vref)，利用這一特點(diǎn)可以構(gòu)建一個簡單的恒流源電路，如圖3-16所示。 從圖可以看出，流過負(fù)載RL的電流IO為：IOI1I2。 而I2U21R1，因U21之間的電壓為

12、1.25V且固定不變，若保持R1不變，則I2 也就不變，又因I1相對于IO而言很小，所以IOI2能保持不變，即輸出電流恒定。,3LM317構(gòu)成恒流源驅(qū)動LED,圖3-17 由LM317構(gòu)成LED恒流驅(qū)動電路,LED選用普通白光型，其工作電壓為3.03.5V，工作電流為 15mA20mA， 電源輸入電壓為12V，因本電路是降壓型， 故UO必須小于Ui，因此采用3只LED 串聯(lián)組成一條支路，共用12只LED組成四條支路。,復(fù)習(xí)思考題 1LED驅(qū)動電源的特點(diǎn)是什么？ 2用恒流源驅(qū)動LED，是不是說LED可以無限制的串聯(lián)或并聯(lián)使用？ 3LED驅(qū)動IC按應(yīng)用來分有幾類？主要用于哪些場合？ 4. 低壓類、

13、中壓類和高壓類的驅(qū)動IC有什么主要的區(qū)別？,技能訓(xùn)練一,恒流源驅(qū)動電路的制作和安裝,1.實(shí)訓(xùn)目的 （1）進(jìn)一步了解LM317組成的恒流源驅(qū)動LED電路工作原理； （2）學(xué)習(xí)用LM317組建恒流源電路的方法和實(shí)際電路的連接； （3）學(xué)習(xí)LED驅(qū)動電源性能的測試方法。,2.實(shí)訓(xùn)器材 按表3-1恒流源驅(qū)動電路的制作和安裝實(shí)訓(xùn)器材準(zhǔn)備。,表3-1 恒流源驅(qū)動電路的制作和安裝實(shí)訓(xùn)器材,3.實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟 按圖3-17所示，制作和安裝恒流源驅(qū)動電路的步驟如下。 （1）用萬用表檢測各元器件，確認(rèn)各元器件的引腳和極性。 （2）按裝配圖，安裝元器件。 （3）焊接元器件；焊接元器件間的連接線。 （4）檢查電路無誤后，焊上斷口K1和K2，接通電源（DC12V），LED點(diǎn)亮。,4LM317恒流源驅(qū)動LED電路的測試與分析 （1）電路的穩(wěn)流性能測試 輸入電壓從8V逐漸增加到15V，測量電路的輸出電流，并觀察LED的亮度變化情況。 測量數(shù)據(jù)填入表3-2中。,表3-2 電路的穩(wěn)流性能測試,（2）電路的效率測試 電路的輸入電壓保持12V，分別測量下列三種情況時電路的輸入電壓和電流，輸出電 壓和電流，并計(jì)算電路的效率，結(jié)果填入表3-3中。 當(dāng)每支路的LED為三只串聯(lián)時，保持原電路不變； 當(dāng)每支路的LED為二