開發過項目的工程師都知道,在設計LED驅動的電路,為了達到穩定的顯示效果,一般都需要設計一個恒流源電路。
恒流源電路,驅動LED,它的亮度就不會跟隨電壓的變化而變化了,亮度就始終維持在一個恒定的值了。
這是因為LED的亮度,只與流過它的電流有關。
OK,類似于這樣的恒流源電路,工程師該如何去開發呢?當然,不同的工程師,有不同的方案,芯片哥要介紹的是一個簡單且高效的電路,只需要一個運放和一個三極管,就能完成恒流源的功能電路。
恒流源電路
這個電路是怎么實現恒流的功能呢?
LM358是一個運算放大器,不過在這個電路中,它被當做比較器使用。正相輸入端,連接一個穩定的電壓5V;負相輸入端,連接的是R2電阻。
“比較器”的輸出端,直接通過一個電阻R1驅動Q1三極管,三極管的發射極也連接著R2電阻,三極管的集電極是作為恒流源的輸出,就是它能夠輸出一個穩定的電流。
我們知道,作為比較器,當正相輸入端的電壓大于負相輸入端的電壓,也就是VA > VB,比較器就會輸出一個高電平;
當正相輸入端的電壓小于負相輸入端的電壓,也就是VA < VB,比較器就會輸出一個低電平。
因為VA是等于5V,是一個固定值,所以比較器輸出的是高電平還是低電平,是取決于VB的電壓。
由于R2電阻是連接比較器的負相輸入端,因此VB的電壓,它是等于R2電阻兩端的電壓。
R2電阻兩端的電壓,根據歐姆定律,它是等于流過R2電阻的電流乘以R2電阻的阻值。也就是
VB = VR2 = IR2 * R2
感覺是不是有點繞?怎么那么多關系啊?
別急,還沒到重點呢?跟著芯片哥的節奏,我們再接著分析它的恒流原理
運放構成的恒流電路
對于三極管,它的特性是電流放大作用,比如放大100倍,將基極的小電流,放大100倍后,通過集電極輸出。
也就是集電極的電流是要遠遠大于基極的電流,所以在這個放大倍數的基礎上,工程師可以等效地看出,流過三極管的發射極電流是等于集電極電流的。
分析到這里,我們就不難發現,流過R2電阻的電流,它是等于流過三極管集電極電流的。
現在到了分析的重點了,小伙伴們提起精神啊,別落下了。
假如VR2的電壓大于VA的電壓,比較器會輸出低電平,三極管會截止不導通,電路就會關閉集電極輸出電流的能力;
但關閉輸出電流的同時,又會導致流過R2電阻的電流也會被關閉,就會觸發VR2的電壓減小;
VR2電壓一減小,就會低于VA,比較器又會輸出高電平,這個時候三極管又會導通了,電路又會開啟輸出電流了,導致R2電阻的電流增大,VR2也會增加;
只要VR2超過VA的電壓,就又循環剛剛的過程了。
分析到這,是不是有些清楚了呢?如果實在還是沒有弄清楚,也不要緊,芯片哥直接告訴你后面怎么用這個電路就可以了。
如果想要輸出100mA的恒流源,VA是5V電壓的話,只需要將R2的阻值設置為50Ω就可以了。
恒流源電路輸出的電流,它是等于
Iout = VA / R2
按照這個方法,如果想要輸出250mA的恒流源,只需要將R2的阻值設置為20Ω就OK了。
當然,電流值越大,Q1三極管承受的功率也會增大,這個是在選型的時候必須要考慮到的,避免電流過大,三極管發燙。
審核編輯:劉清
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原文標題:運放構成的恒流源電路方案
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