兼做故障监视器的LED驱动器.docx

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LED用途广泛,既可用作指示器,又可在诸如光耦合器等器件中用作发光器。在某些应用场合,LED,即发光器,可以安装在远离主机一段距离的地方。典型的例子就是安装在仪表板上的汽车指示器和工业光传感器。在要求严格的应用场合,你可能需要一些监控LED完整性的方法。本电路仅仅使用4只晶体管和6只电阻器,就可为一只LED供应可切换的恒流驱动,并可指示开路和短路两种故障状况(图1)。而且还有意外的好处。掌握信号VCONT可开启和关断LED。当VCONT为高电平常,Q1和LED关断。当VCONT低到0V时,Q1导通并为LED供应恒定电流。,所以Q3具有足够的基极偏置电压,Q3导通,从而使Q2导通。Q2导通又为Q4供应偏置,Q4导通并拉高电平,从而指示LED工作正常。
由于此时Q2和Q4都导通,所以Q1的基极电位比正电源电压VS低大约两个VBE压降,从而使R1两端有一个VBE压降。因此,在R1=68Ω时,Q1为LED供应大约10mA的稳定电流。假设R2的阻值足够大,则LED的正向电流就几乎不流入Q3的基极。只要LED仍旧没有损坏,就维持高电平,说明驱动状况正常。假设LED开路,Q1的集电极负载就变成与Q3基极串联的R2。由于R2远大于R1,所以Q1饱和,R1上的电压下降到大约20mV,而Q1和Q2的放射极电位上升至VS。由于基极驱动缺乏,Q4此时关断,输出就下降到0V,说明有故障状况。
另一方面,假如某个故障导致LED短路,Q3就马上关断,使Q2失去集电极电流。Q2的基极-放射极结此时就像一只二极管一样,从而使Q1的基极箝位于主要由Q2的VBE压降以及R3与R4之比打算的电位。由于R4的阻值小于R3的阻值,所以Q2的放射极电位此时上升至VS。Q4再一次关断,并变为低电平,表示为故障状况。假如电阻值如图1所示,则Q1的基极此刻保持在大约4V,在R1上仅有200~300mV。因此,短路电流被有效地“抑制”到低于正常值的三分之一,从而省电——这就是意外的好处。在正常状况下,假如LED导通,Q1传导的电流大于Q2,从而使Q1的VBE压降略高于Q2的VBE压降。因此,R1上的压降略低于二极管的压降,你可能需要试验R1的值来设定所盼望的LED电流。
当VCONT很低时,你必需选择R3来满意Q1和Q2的基极电流要求。在R3=39kΩ时,对原型电路的测试得到了很好的结果,但是,或许要求R3的阻值小一些,视LED电流以及Q1和Q2的电流增益而定。当LED导通时,Q2和Q3都完全导通,所以,为了将Q2和Q3的集电极电流限制在一个可承受的电平,R5要有一个合理的大阻值。但是,R5阻值不能太大,否则Q2就不能供应R4和Q4基极所需的电流。使R5的阻值大约为R4的4或5倍,就是一个良好的起点。
图1,这种LED驱动器可兼做故障监视器,除此之外还可限制短路电流。
虽然图1所示电路有一个5V电源,但是,假如相应增减电阻器的阻值,你也可以使用其它电压。只要Q1拥有足够的“净高”来摆脱饱和状态,在较低电压下工作是可能的,不过,你假如使用蓝光或白光LED,就要提防消失一些问题,由于这些器件往往都有相当大的正向压降。晶体管类型并不重要;大多数具有电流增益的小信号器件应当就足敷应用,然而,假如你的设计要求LED电流大、电源电压高或者两者兼而有之,则Q1或许应当是一个功率器件。