开发过项目的工程师都知道,在设计led驱动的电路,为了达到稳定的显示效果,一般都需要设计一个恒流源电路。
恒流源电路,驱动led,它的亮度就不会跟随电压的变化而变化了,亮度就始终维持在一个恒定的值了。
这是因为led的亮度,只与流过它的电流有关。
ok,类似于这样的恒流源电路,工程师该如何去开发呢?当然,不同的工程师,有不同的方案,芯片哥要介绍的是一个简单且高效的电路,只需要一个运放和一个三极管,就能完成恒流源的功能电路。
恒流源电路
这个电路是怎么实现恒流的功能呢?
lm358是一个运算放大器,不过在这个电路中,它被当做比较器使用。正相输入端,连接一个稳定的电压5v;负相输入端,连接的是r2电阻。
“比较器”的输出端,直接通过一个电阻r1驱动q1三极管,三极管的发射极也连接着r2电阻,三极管的集电极是作为恒流源的输出,就是它能够输出一个稳定的电流。
我们知道,作为比较器,当正相输入端的电压大于负相输入端的电压,也就是va > vb,比较器就会输出一个高电平;
当正相输入端的电压小于负相输入端的电压,也就是va < vb,比较器就会输出一个低电平。
因为va是等于5v,是一个固定值,所以比较器输出的是高电平还是低电平,是取决于vb的电压。
由于r2电阻是连接比较器的负相输入端,因此vb的电压,它是等于r2电阻两端的电压。
r2电阻两端的电压,根据欧姆定律,它是等于流过r2电阻的电流乘以r2电阻的阻值。也就是
vb = vr2 = ir2 * r2
感觉是不是有点绕?怎么那么多关系啊?
别急,还没到重点呢?跟着芯片哥的节奏,我们再接着分析它的恒流原理
运放构成的恒流电路
对于三极管,它的特性是电流放大作用,比如放大100倍,将基极的小电流,放大100倍后,通过集电极输出。
也就是集电极的电流是要远远大于基极的电流,所以在这个放大倍数的基础上,工程师可以等效地看出,流过三极管的发射极电流是等于集电极电流的。
分析到这里,我们就不难发现,流过r2电阻的电流,它是等于流过三极管集电极电流的。
现在到了分析的重点了,小伙伴们提起精神啊,别落下了。
假如vr2的电压大于va的电压,比较器会输出低电平,三极管会截止不导通,电路就会关闭集电极输出电流的能力;
但关闭输出电流的同时,又会导致流过r2电阻的电流也会被关闭,就会触发vr2的电压减小;
vr2电压一减小,就会低于va,比较器又会输出高电平,这个时候三极管又会导通了,电路又会开启输出电流了,导致r2电阻的电流增大,vr2也会增加;
只要vr2超过va的电压,就又循环刚刚的过程了。
分析到这,是不是有些清楚了呢?如果实在还是没有弄清楚,也不要紧,芯片哥直接告诉你后面怎么用这个电路就可以了。
如果想要输出100ma的恒流源,va是5v电压的话,只需要将r2的阻值设置为50ω就可以了。
恒流源电路输出的电流,它是等于
iout = va / r2
按照这个方法,如果想要输出250ma的恒流源,只需要将r2的阻值设置为20ω就ok了。
当然,电流值越大,q1三极管承受的功率也会增大,这个是在选型的时候必须要考虑到的,避免电流过大,三极管发烫。
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