恒流源驅(qū)動電路的制作

1、 項目三項目三 LED屏幕顯示屏幕顯示項目描述項目描述 從從LED的光電特性入手分析恒流式驅(qū)動的優(yōu)的光電特性入手分析恒流式驅(qū)動的優(yōu)越性，進而禪述恒流源電路及其應(yīng)用；從越性，進而禪述恒流源電路及其應(yīng)用；從LED點陣顯示屏的結(jié)構(gòu)出發(fā)，分析點陣顯示屏的結(jié)構(gòu)出發(fā)，分析LED點陣顯示屏點陣顯示屏顯示字符的原理；從顯示字符的原理；從LED點陣顯示字符實訓(xùn)，點陣顯示字符實訓(xùn)，LED顯示屏的組裝，到顯示屏的組裝，到LED顯示屏的調(diào)試和演顯示屏的調(diào)試和演示操作，使操作技能得到進一步提高。示操作，使操作技能得到進一步提高。知識目標知識目標理解理解LED在顯示領(lǐng)域的應(yīng)用。在顯示領(lǐng)域的應(yīng)用。任務(wù)一任務(wù)一 恒流式驅(qū)動電

2、路恒流式驅(qū)動電路 技能目標技能目標學(xué)會學(xué)會LED條形屏的組裝。條形屏的組裝。任務(wù)任務(wù)任務(wù)二任務(wù)二 點陣顯示系統(tǒng)點陣顯示系統(tǒng) 任務(wù)三任務(wù)三 點陣顯示系統(tǒng)的組裝與軟件操作點陣顯示系統(tǒng)的組裝與軟件操作 任務(wù)一任務(wù)一 恒流式驅(qū)動電路恒流式驅(qū)動電路一、恒流式驅(qū)動電路一、恒流式驅(qū)動電路1LED驅(qū)動電源的特點及要求驅(qū)動電源的特點及要求 首先首先LED不能直接使用常規(guī)的電網(wǎng)電壓，不能直接使用常規(guī)的電網(wǎng)電壓， 從從LED的伏安特性可知，只能給的伏安特性可知，只能給LED兩端兩端 加上一定的直流電壓或通上一定的直流電流才能使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，發(fā)亮，另外，在選擇和設(shè)計另外，在選

3、擇和設(shè)計LED驅(qū)動電源時還要考慮到以驅(qū)動電源時還要考慮到以下幾點要求：下幾點要求：（1）高可靠性）高可靠性（2）高效率）高效率（3）高功率因素）高功率因素n（4）驅(qū)動方式）驅(qū)動方式n（5）浪涌保護）浪涌保護n（6）保護功能）保護功能n（7）防護方面）防護方面n（8）驅(qū)動電源壽命要與）驅(qū)動電源壽命要與LED壽命相匹壽命相匹配配n（9）要符合安規(guī)和電磁兼容）要符合安規(guī)和電磁兼容2LED采用恒流源驅(qū)動的優(yōu)點采用恒流源驅(qū)動的優(yōu)點n（1）從）從LED的伏安特性分析的伏安特性分析n 若是采用恒壓式供電，必須要求恒壓若是采用恒壓式供電，必須要求恒壓源有足夠高的精度，否則源有足夠高的精度，否則LED工作極其工

4、作極其不穩(wěn)定，不穩(wěn)定，n 甚至?xí)龎纳踔習(xí)龎腖ED。（2）從伏安特性的溫度系數(shù)分）從伏安特性的溫度系數(shù)分析析LED的伏安特性并不是固定的，的伏安特性并不是固定的，而是隨溫度而變化的，所以電壓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，定了，電流并不一定是不變的，而是隨溫度變化的。這是因為是而是隨溫度變化的。這是因為是LED是一個二極管，它的伏安特是一個二極管，它的伏安特性具有負溫度系數(shù)的特點。性具有負溫度系數(shù)的特點。 （3）LED顯示屏的顯示效果分析顯示屏的顯示效果分析 由于由于LED制造工式的差異性，即使是同制造工式的差異性，即使是同廠家同型號的廠家同型號的LED，其正向壓降也

5、存在有，其正向壓降也存在有分分散性，當(dāng)采用恒壓驅(qū)動多只并聯(lián)的散性，當(dāng)采用恒壓驅(qū)動多只并聯(lián)的LED時時，各工作電流也會有所不同，導(dǎo)致光學(xué)特，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性的不一致，因此，最好的辦法是恒流控制。制。二、恒流式驅(qū)動電路的形式與結(jié)構(gòu)二、恒流式驅(qū)動電路的形式與結(jié)構(gòu)1恒流式驅(qū)動恒流式驅(qū)動（a）三極管的）三極管的LED負載曲線負載曲線 （b）基極電流控制）基極電流控制 （c）基極電壓控制）基極電壓控制 圖圖3-3 LED作負載與三極管串聯(lián)作負載與三極管串聯(lián)圖圖3-3（a）是）是LED作為三極管放大電路的負載曲線作為三極管放大電路的負載曲線，如果直接使

6、用三極管基極電流控，如果直接使用三極管基極電流控制其集電極電流，如圖制其集電極電流，如圖3-3（b）所示，由于三極管）所示，由于三極管放大倍數(shù)的分散性，同樣的基極電放大倍數(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，如圖控制方式更為合理，如圖3-3（c）所示，即在發(fā)射極中串聯(lián)電阻所示，即在發(fā)射極中串聯(lián)電阻Re，這時有，這時有IcIe(UbUbe)Re2基本恒流源電路基本恒流源電路圖圖3-4 基本鏡像恒流源基本鏡像恒流源 基本鏡像恒流源電路，如圖基本鏡像恒流源電路，如圖3-4所示。三極管所示。三極管T1、T2參數(shù)

7、完全相同，則有參數(shù)完全相同，則有 12，ICEO1ICEO2，由于兩管具有相同的基，由于兩管具有相同的基-射極射極間電壓（間電壓（UBE1UBE2)， 故故IE1IE2，IC1IC2。當(dāng)。當(dāng)較大時，基極電流較大時，基極電流IB可以忽可以忽略，所以略，所以T2的集電極電的集電極電 流流IC2近似等于基準電流近似等于基準電流IREF，即：，即：IC2 IC1IREF(UCCUBE)RUCCR 由上式可以看出，當(dāng)由上式可以看出，當(dāng) R 確定后確定后 IREF 就確定了，就確定了，IC2 也隨也隨 IREF 而定。我們可以而定。我們可以把把 IC2 看作是看作是 IREF 的鏡像，所以稱為鏡像恒流源。

8、的鏡像，所以稱為鏡像恒流源。 （2）用三極管提供基準電壓的恒）用三極管提供基準電壓的恒流源流源圖圖3-5 三極管三極管be電壓作基準電壓的恒流源電壓作基準電壓的恒流源 （3）用穩(wěn)壓二極管提供基準電壓的恒流源）用穩(wěn)壓二極管提供基準電壓的恒流源圖圖3-6 穩(wěn)壓二極管作基準電壓的恒流源穩(wěn)壓二極管作基準電壓的恒流源（4）用三端可調(diào)電壓基準集成電路提供基準電壓的恒流源）用三端可調(diào)電壓基準集成電路提供基準電壓的恒流源圖圖3-7 TL431的圖形符號和外形圖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)分流基準源。它的輸出電壓用兩個電阻是一個有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準源。它的輸出電

9、壓用兩個電阻就可以任意地設(shè)置從就可以任意地設(shè)置從2.5V到到36V范圍內(nèi)的任何基準電壓值。范圍內(nèi)的任何基準電壓值。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（所示。圖（a）作為）作為2.5V基基準電壓源；圖（準電壓源；圖（b）作為可調(diào)基準電壓源，電阻）作為可調(diào)基準電壓源，電阻R1和和R2與輸出電壓的關(guān)系為與輸出電壓的關(guān)系為UO=2.5(1+R1/R2)V。（a）2.5V基準源基準源 （ b）可調(diào)基準源）可調(diào)基準源 圖圖3-8 TL431的基本連接方式的基本連接方式 如圖如圖3-9 所示，是所示，是TL431作作2.5V基準電壓的

10、恒流源，電阻基準電壓的恒流源，電阻R2是電壓取樣電阻。一旦需是電壓取樣電阻。一旦需要的電流大小確定后，這個阻值就定了，要的電流大小確定后，這個阻值就定了，R22.5I。圖圖3-9 TL431作基準電壓的恒流源作基準電壓的恒流源3集成恒流源集成恒流源 目前由于目前由于LED的廣泛使用，對的廣泛使用，對LED驅(qū)動電路的功能和品驅(qū)動電路的功能和品質(zhì)等各方面均提出了較高質(zhì)等各方面均提出了較高 的要求，現(xiàn)在許多集成電路（的要求，現(xiàn)在許多集成電路（IC）產(chǎn)家已生產(chǎn)出各種類）產(chǎn)家已生產(chǎn)出各種類型的型的LED驅(qū)動驅(qū)動IC，以便在，以便在 不同的情況下供設(shè)計人員選擇，不同的情況下供設(shè)計人員選擇，LED驅(qū)動驅(qū)動I

11、C目前市場需目前市場需求按應(yīng)用來分基本有四大求按應(yīng)用來分基本有四大 類：類：（1）用于消費性電子產(chǎn)品，其應(yīng)用特點是以電池為能源）用于消費性電子產(chǎn)品，其應(yīng)用特點是以電池為能源，一般為，一般為4.2V8.4V，因此，因此 低電壓、小電流的低電壓、小電流的LED驅(qū)動電源是目前量大面廣的驅(qū)動電源是目前量大面廣的產(chǎn)品，消費性電子產(chǎn)品的產(chǎn)品，消費性電子產(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。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)）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，并同換為恒流電源，并同

12、 時完成與時完成與LED的電壓和電流的匹配。建筑裝飾照明和家庭的電壓和電流的匹配。建筑裝飾照明和家庭照明，則需要將交流照明，則需要將交流 （AC）能直接變換成直流（）能直接變換成直流（DC）恒流源的）恒流源的LED驅(qū)動驅(qū)動IC，目前還不能提供單個的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。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）用于汽車照明產(chǎn)品，因其電源穩(wěn)壓器來自汽車蓄電池，一般是電池，一般是48V，所以需要，所以需要 較高電壓降壓的較高電壓降壓的LED驅(qū)動驅(qū)動IC。汽車照明產(chǎn)品使用。汽車照明產(chǎn)品使用LED的數(shù)量較多，的數(shù)量較多，LED

13、多采用多采用 串、并聯(lián)連接，需要較高的電壓，對于取自串、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汽車蓄電池的電源來說是十分 方便的。方便的。（4）用于）用于LED屏幕顯示，屏幕顯示，LED顯示屏顯示屏驅(qū)動驅(qū)動IC可分為通用可分為通用IC和專用和專用IC兩種。兩種。三、集成恒流源電路的應(yīng)用三、集成恒流源電路的應(yīng)用1低電壓類低電壓類IC低電壓類低電壓類IC是指其輸入電壓低，一般不超過是指其輸入電壓低，一般不超過DC15V，主要在以電池為電源的便攜式產(chǎn)品中，主要在以電池為電源的便攜式產(chǎn)品中使用?？蓪崿F(xiàn)低電壓類驅(qū)動的使用?？蓪崿F(xiàn)低電壓類驅(qū)動的IC型號較多，幾型號較多，幾乎大多

14、數(shù)的乎大多數(shù)的IC生產(chǎn)公司均有相似的產(chǎn)品。每個生產(chǎn)公司均有相似的產(chǎn)品。每個型號的型號的LED驅(qū)動驅(qū)動IC既有共同點，又有各自的特既有共同點，又有各自的特點。如有的具有可調(diào)光功能，點。如有的具有可調(diào)光功能，（1） LM3590為小功率白色為小功率白色LED簡單驅(qū)動簡單驅(qū)動IC，如圖，如圖3-10所示是所示是它的外形圖，輸入它的外形圖，輸入 電壓電壓6V12V；輸出電流；輸出電流20mA；降壓型；降壓型；SOT235貼片封裝。貼片封裝。圖圖3-10 LM3590外形圖外形圖LM3590的引腳功能：的引腳功能：1可編程電流輸入端，編程電阻可編程電流輸入端，編程電阻RSET =100 （125IOUT

15、）；）；2地；地；3恒流輸出端；恒流輸出端；4電壓輸入端，輸入電壓范圍電壓輸入端，輸入電壓范圍6V12V；5使能端。使能端。EN為低電平時，無輸出；為低電平時，無輸出；EN為高電平時，有輸出。為高電平時，有輸出。LM3590的典型應(yīng)用電路，如圖的典型應(yīng)用電路，如圖3-11所示。所示。 圖圖3-11 LM3590的典型應(yīng)用電路的典型應(yīng)用電路（2）MAX1561為高效率升壓型變換器，它們能夠以恒定電為高效率升壓型變換器，它們能夠以恒定電流、流、87的效率驅(qū)動的效率驅(qū)動 多達多達6個白光個白光LED，可為便攜式電子設(shè)備提供背光照明，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。其升壓轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)允

16、許白光許白光LED串聯(lián)連接，使每個串聯(lián)連接，使每個LED保持相同的電流，保持相同的電流，以獲得均勻的亮度，不以獲得均勻的亮度，不 需要限流電阻。需要限流電阻。圖圖3-12 MAX1561的典型應(yīng)用電路的典型應(yīng)用電路 2中電壓類中電壓類IC中電壓類中電壓類IC是指其輸入電壓一般在幾伏至幾十伏之間，該是指其輸入電壓一般在幾伏至幾十伏之間，該類類IC主要可用于以蓄電主要可用于以蓄電池為輸入電壓源，以汽車的池為輸入電壓源，以汽車的LED燈飾產(chǎn)品為主，如用于汽燈飾產(chǎn)品為主，如用于汽車閱讀燈、剎車燈、轉(zhuǎn)向燈等。車閱讀燈、剎車燈、轉(zhuǎn)向燈等。AMC7150的典型應(yīng)用電路，如圖的典型應(yīng)用電路，如圖3-13所示。

17、所示。 圖圖3-13 AMC7150的典型應(yīng)用電路的典型應(yīng)用電路3高電壓類高電壓類IC高電壓類高電壓類IC是指其輸入電壓一般可達到幾百伏，它的輸入端能承受由市電是指其輸入電壓一般可達到幾百伏，它的輸入端能承受由市電直接直接整流得到的全部直流電壓，而不需要降壓。這類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主要用于以市電為電源的各的各種照明中，如戶外景觀燈、種照明中，如戶外景觀燈、LED路燈、路燈、LED日光燈、日光燈、LED射燈、射燈、LED臺燈臺燈等。等。HV9910的典型應(yīng)用電路，如圖的典型應(yīng)用電路，如圖3-14所示。所示。圖圖3-13 AMC7150的典型應(yīng)用電路

18、的典型應(yīng)用電路四、四、LM317恒流源電路的分析和指導(dǎo)恒流源電路的分析和指導(dǎo)1LM317集成電路介紹集成電路介紹LM317是三端可調(diào)穩(wěn)壓集成電路，輸出電壓范圍是是三端可調(diào)穩(wěn)壓集成電路，輸出電壓范圍是1.2V 至至37V，負載電流最，負載電流最大為大為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。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)性調(diào)整率和負載調(diào)整率也比標準的固定穩(wěn)壓器好。整率和負載調(diào)整率也比標準的固定穩(wěn)壓器好。LM317 內(nèi)置有過載保護、安全內(nèi)置有過載保護、安全區(qū)保區(qū)保護等多種保護電路。護等多種保護電路。圖圖3-15 LM317外形圖和圖

19、形符號外形圖和圖形符號2用用LM317構(gòu)建恒流源電路構(gòu)建恒流源電路圖圖3-16 LM317的恒流源電路的恒流源電路 LM317工作時，工作時，LM317建立并保持輸出端與調(diào)節(jié)端之間建立并保持輸出端與調(diào)節(jié)端之間125V的標的標稱參考稱參考 電壓電壓(Vref)，利用這一特點可以構(gòu)建一個簡單的恒流源電路，如圖，利用這一特點可以構(gòu)建一個簡單的恒流源電路，如圖3-16所示。所示。 從圖可以看出，流過負載從圖可以看出，流過負載RL的電流的電流IO為：為：IOI1I2。 而而I2U21R1，因，因U21之間的電壓為之間的電壓為1.25V且固定不變，若保持且固定不變，若保持R1不不變，則變，則I2 也就不變

20、，又因也就不變，又因I1相對于相對于IO而言很小，所以而言很小，所以IOI2能保持不變，即輸出能保持不變，即輸出電流恒定。電流恒定。3LM317構(gòu)成恒流源驅(qū)動構(gòu)成恒流源驅(qū)動LED圖圖3-17 由由LM317構(gòu)成構(gòu)成LED恒流驅(qū)動電路恒流驅(qū)動電路 LED選用普通白光型，其工作電壓為選用普通白光型，其工作電壓為3.03.5V，工作電流為，工作電流為 15mA20mA， 電源輸電源輸入電壓為入電壓為12V，因本電路是降壓型，因本電路是降壓型， 故故UO必必須小于須小于Ui，因此采用，因此采用3只只LED 串聯(lián)組成一條串聯(lián)組成一條支路，共用支路，共用12只只LED組成四條支路。組成四條支路。復(fù)習(xí)思考題

21、復(fù)習(xí)思考題1LED驅(qū)動電源的特點是什么？驅(qū)動電源的特點是什么？2用恒流源驅(qū)動用恒流源驅(qū)動LED，是不是說，是不是說LED可以無限制的串可以無限制的串聯(lián)或并聯(lián)使用？聯(lián)或并聯(lián)使用？3LED驅(qū)動驅(qū)動IC按應(yīng)用來分有幾類？主要用于哪些場合按應(yīng)用來分有幾類？主要用于哪些場合？4. 低壓類、中壓類和高壓類的驅(qū)動低壓類、中壓類和高壓類的驅(qū)動IC有什么主要的區(qū)別有什么主要的區(qū)別？技能訓(xùn)練一技能訓(xùn)練一恒流源驅(qū)動電路的制作和安裝恒流源驅(qū)動電路的制作和安裝 1.實訓(xùn)目的實訓(xùn)目的（1）進一步了解）進一步了解LM317組成的恒流源驅(qū)動組成的恒流源驅(qū)動LED電電路工作原理；路工作原理；（2）學(xué)習(xí)用）學(xué)習(xí)用LM317組建恒

22、流源電路的方法和實際組建恒流源電路的方法和實際電路的連接；電路的連接；（3）學(xué)習(xí)）學(xué)習(xí)LED驅(qū)動電源性能的測試方法。驅(qū)動電源性能的測試方法。2.實訓(xùn)器材實訓(xùn)器材按表按表3-1恒流源驅(qū)動電路的制作和安裝實訓(xùn)器材準備。恒流源驅(qū)動電路的制作和安裝實訓(xùn)器材準備。表表3-1 恒流源驅(qū)動電路的制作和安裝實訓(xùn)器材恒流源驅(qū)動電路的制作和安裝實訓(xùn)器材序號序號名稱名稱型號與規(guī)格型號與規(guī)格數(shù)數(shù) 量量1 1三端可調(diào)穩(wěn)壓器集成電三端可調(diào)穩(wěn)壓器集成電路路LM317LM3171 12 2電阻電阻1818，14W1 13 3LEDLED普通白光普通白光12124 4萬能板萬能板單面板單面板1 15 5可調(diào)直流電源可調(diào)直流電源

23、0 024V24V1 16 6數(shù)字萬用表數(shù)字萬用表自定自定1 17 7電烙鐵電烙鐵35W35W（或自定）（或自定）1 13.實訓(xùn)內(nèi)容與步驟實訓(xùn)內(nèi)容與步驟按圖按圖3-17所示，制作和安裝恒流源驅(qū)動電路的步驟如下所示，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，確認各元器件的引腳和）用萬用表檢測各元器件，確認各元器件的引腳和極性。極性。（2）按裝配圖，安裝元器件。）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。）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）檢查電路無誤后，焊上斷口K1和和K2，接通電源，接通電源（DC12V），），LED點亮。點亮。4LM317恒流源驅(qū)動恒流源驅(qū)動LED電路的測試與分析電路的測試與分析（1）電路的穩(wěn)流性能測試）電路的穩(wěn)流性能測試輸入電壓從輸入電壓從8V逐漸增加到逐漸增加到15V，測量電路的輸出電流，并觀察，測量電路的輸出電流，并觀察LED的亮度變化情況。的亮度變化情況。測量數(shù)據(jù)填入表測量數(shù)據(jù)填入表3-2中。中。表表3-2 電路的穩(wěn)流性能測試