恒流源驱动电路的制作

1、 项目项目(xingm)三三 LED屏幕显示屏幕显示精品资料项目项目(xingm)描描述述 从从LED的光电特性入手分析恒流式驱动的优越的光电特性入手分析恒流式驱动的优越性，进而禅述恒流源电路及其应用性，进而禅述恒流源电路及其应用(yngyng)；从从LED点阵显示屏的结构出发，分析点阵显示屏的结构出发，分析LED点阵显示点阵显示屏显示字符的原理；从屏显示字符的原理；从LED点阵显示字符实训，点阵显示字符实训，LED显示屏的组装，到显示屏的组装，到LED显示屏的调试和演示操显示屏的调试和演示操作，使操作技能得到进一步提高。作，使操作技能得到进一步提高。知识目标知识目标理解理解LED在显示领域的

2、应用。在显示领域的应用。精品资料任务一任务一 恒流式驱动电路恒流式驱动电路 技能技能(jnng)目目标标学会学会(xuhu)LED条形屏的组装。条形屏的组装。任务任务任务二任务二 点阵显示系统点阵显示系统 任务三任务三 点阵显示系统的组装与软件操作点阵显示系统的组装与软件操作 精品资料任务一任务一 恒流式驱动恒流式驱动(q dn)电路电路一、恒流式驱动电路一、恒流式驱动电路1LED驱动电源的特点及要求驱动电源的特点及要求 首先首先LED不能直接使用常规的电网电压，不能直接使用常规的电网电压， 从从LED的伏安特性可知的伏安特性可知(k zh)，只能给，只能给LED两端两端 加上一定的直流电压或

3、通上一定的直流电流才能使加上一定的直流电压或通上一定的直流电流才能使LED发亮发亮，另外，在选择和设计另外，在选择和设计LED驱动电源时还要考虑到以下驱动电源时还要考虑到以下几点要求：几点要求：（1）高可靠性）高可靠性（2）高效率）高效率（3）高功率因素）高功率因素精品资料n（4）驱动方式）驱动方式n（5）浪涌保护）浪涌保护n（6）保护功能）保护功能(gngnng)n（7）防护方面）防护方面n（8）驱动电源寿命要与）驱动电源寿命要与LED寿命相匹配寿命相匹配n（9）要符合安规和电磁兼容）要符合安规和电磁兼容精品资料2LED采用采用(ciyng)恒流源恒流源驱动的优点驱动的优点n（1）从）从LE

4、D的伏安的伏安(f n)特性分析特性分析n 若是采用恒压式供电，必须要求恒压源若是采用恒压式供电，必须要求恒压源有足够高的精度，否则有足够高的精度，否则LED工作极其不稳定，工作极其不稳定，n 甚至会烧坏甚至会烧坏LED。精品资料（2）从伏安特性的温度系数分）从伏安特性的温度系数分析析LED的伏安特性并不是固定的，的伏安特性并不是固定的，而是随温度而变化的，所以电压而是随温度而变化的，所以电压定了，电流并不一定是不变的，定了，电流并不一定是不变的，而是随温度变化的。这是因为是而是随温度变化的。这是因为是LED是一个是一个(y )二极管，它的二极管，它的伏安特伏安特性具有负温度系数的特点。性具有

5、负温度系数的特点。精品资料 （3）LED显示屏的显示效果显示屏的显示效果(xiogu)分析分析 由于由于LED制造工式的差异性，即使是同厂家制造工式的差异性，即使是同厂家同型号的同型号的LED，其正向压降也存在有分，其正向压降也存在有分散性，当采用恒压驱动多只并联的散性，当采用恒压驱动多只并联的LED时，各时，各工作电流也会有所不同，导致光学特工作电流也会有所不同，导致光学特性的不一致，因此，最好的办法是恒流控制。性的不一致，因此，最好的办法是恒流控制。二、恒流式驱动电路二、恒流式驱动电路(dinl)的形式与结构的形式与结构1恒流式驱动恒流式驱动精品资料（a）三极管的）三极管的LED负载负载(

6、fzi)曲线曲线 （b）基极电流）基极电流(dinli)控制控制 （c）基极电压控制）基极电压控制 图图3-3 LED作负载与三极管串联作负载与三极管串联精品资料图图3-3（a）是）是LED作为三极管放大电路的负载曲线作为三极管放大电路的负载曲线，如果直接使用三极管基极电流控，如果直接使用三极管基极电流控制其集电极电流，如图制其集电极电流，如图3-3（b）所示，由于三极管）所示，由于三极管放大倍数的分散性，同样的基极电放大倍数的分散性，同样的基极电流，会产生流，会产生(chnshng)不同的集电极电流，因此不同的集电极电流，因此采用基极电压控制方式更为合理，如图采用基极电压控制方式更为合理，如

7、图3-3（c）所示，即在发射极中串联电阻所示，即在发射极中串联电阻Re，这时有，这时有IcIe(UbUbe)Re精品资料2基本基本(jbn)恒流源电路恒流源电路图图3-4 基本基本(jbn)镜像恒流源镜像恒流源精品资料 基本镜像恒流源电路，如图基本镜像恒流源电路，如图3-4所示。三极管所示。三极管T1、T2参数完全相同参数完全相同(xin tn)，则有则有 12，ICEO1ICEO2，由于两管具有相同，由于两管具有相同(xin tn)的基的基-射极间电压（射极间电压（UBE1UBE2)， 故故IE1IE2，IC1IC2。当。当较大时，基极电流较大时，基极电流IB可以忽略，所以可以忽略，所以T2

8、的集电极电的集电极电 流流IC2近似等于基准电流近似等于基准电流IREF，即：，即：IC2 IC1IREF(UCCUBE)RUCCR 由上式可以看出由上式可以看出(kn ch)，当，当 R 确定后确定后 IREF 就确就确定了，定了，IC2 也随也随 IREF 而定。我们可以而定。我们可以把把 IC2 看作是看作是 IREF 的镜像，所以称为镜像恒流源。的镜像，所以称为镜像恒流源。 精品资料（2）用三极管提供基准）用三极管提供基准(jzhn)电压的恒流源电压的恒流源图图3-5 三极管三极管be电压电压(diny)作基准电压作基准电压(diny)的恒流源的恒流源 精品资料（3）用稳压）用稳压(w

9、n y)二极管提供基准电压的恒流源二极管提供基准电压的恒流源图图3-6 稳压二极管作基准稳压二极管作基准(jzhn)电压的恒流源电压的恒流源精品资料（4）用三端可调电压）用三端可调电压(diny)基准集成电路提供基准电压基准集成电路提供基准电压(diny)的恒流源的恒流源图图3-7 TL431的图形符号和外形的图形符号和外形(wi xn)图图TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。它的输出电压用两个电阻是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置从就可以任意地设置从2.5V到到36V范围内的任何基准电压值。范围内的任何基准电压值。TL43

10、1可等效为一只稳压二极管，其基本连接方法如图可等效为一只稳压二极管，其基本连接方法如图3-8所示。图（所示。图（a）作为）作为2.5V基基准电压源；图（准电压源；图（b）作为可调基准电压源，电阻）作为可调基准电压源，电阻R1和和R2与输出电压的关系为与输出电压的关系为UO=2.5(1+R1/R2)V。精品资料（a）2.5V基准基准(jzhn)源源 （ b）可调基准）可调基准(jzhn)源源 图图3-8 TL431的基本连接方式的基本连接方式 如图如图3-9 所示，是所示，是TL431作作2.5V基准电压的恒流源，电阻基准电压的恒流源，电阻R2是电压取样电阻。一旦需是电压取样电阻。一旦需要的电流

11、大小确定后，这个阻值就定了，要的电流大小确定后，这个阻值就定了，R22.5I。精品资料图图3-9 TL431作基准作基准(jzhn)电压的恒流源电压的恒流源精品资料3集成恒流源集成恒流源 目前由于目前由于LED的广泛使用，对的广泛使用，对LED驱动电路的功能和品质等各驱动电路的功能和品质等各方面均提出了较高方面均提出了较高 的要求，现在许多集成电路（的要求，现在许多集成电路（IC）产家已生产出各种类型的）产家已生产出各种类型的LED驱动驱动IC，以便在，以便在 不同的情况下供设计人员选择，不同的情况下供设计人员选择，LED驱动驱动IC目前市场需求按应目前市场需求按应用用(yngyng)来分基本

12、有四大来分基本有四大 类：类：（1）用于消费性电子产品）用于消费性电子产品(chnpn)，其应用特点是以电池为，其应用特点是以电池为能源，一般为能源，一般为4.2V8.4V，因此，因此 低电压、小电流的低电压、小电流的LED驱动电源是目前量大面广的产品驱动电源是目前量大面广的产品(chnpn)，消费性电子产品，消费性电子产品(chnpn)的的LED 驱动电源拥有比较成熟的技术、产品驱动电源拥有比较成熟的技术、产品(chnpn)和相对成和相对成熟的市场。熟的市场。精品资料（3）用于建筑装饰照明和家庭照明，主要功能是将交流电压转换为恒流）用于建筑装饰照明和家庭照明，主要功能是将交流电压转换为恒流电

13、源，并同电源，并同 时完成与时完成与LED的电压和电流的匹配。建筑装饰照明和家庭照明，则的电压和电流的匹配。建筑装饰照明和家庭照明，则需要将交流需要将交流 （AC）能直接变换）能直接变换(binhun)成直流（成直流（DC）恒流源的）恒流源的LED驱动驱动IC，目前还不能提供单个的目前还不能提供单个的 集成电路产品，大多数是模块化电路。集成电路产品，大多数是模块化电路。（2）用于汽车照明产品，因其电源稳压器来自汽车蓄电池，）用于汽车照明产品，因其电源稳压器来自汽车蓄电池，一般是一般是48V，所以需要，所以需要 较高电压降压的较高电压降压的LED驱动驱动IC。汽车照明产品使用。汽车照明产品使用L

14、ED的的数量较多，数量较多，LED多采用多采用 串、并联连接，需要较高的电压，对于取自串、并联连接，需要较高的电压，对于取自48V汽车蓄汽车蓄电池的电源来说是十分电池的电源来说是十分(shfn) 方便的。方便的。精品资料（4）用于）用于LED屏幕显示，屏幕显示，LED显示屏驱显示屏驱动动IC可分为通用可分为通用(tngyng)IC和专用和专用IC两种。两种。三、集成恒流源电路三、集成恒流源电路(dinl)的应用的应用1低电压类低电压类IC低电压类低电压类IC是指其输入电压低，一般不超过是指其输入电压低，一般不超过DC15V，主要在以电池为电源的便携式产品中使，主要在以电池为电源的便携式产品中使

15、用。可实现低电压类驱动的用。可实现低电压类驱动的IC型号较多，几乎大型号较多，几乎大多数的多数的IC生产公司均有相似的产品。每个型号生产公司均有相似的产品。每个型号的的LED驱动驱动IC既有共同点，又有各自的特点。既有共同点，又有各自的特点。如有的具有可调光功能，如有的具有可调光功能，精品资料（1） LM3590为小功率白色为小功率白色LED简单驱动简单驱动IC，如图，如图3-10所示是它的外形图所示是它的外形图，输入，输入 电压电压6V12V；输出电流；输出电流(dinli)20mA；降压型；降压型；SOT235贴片封装。贴片封装。图图3-10 LM3590外形外形(wi xn)图图精品资料

16、LM3590的引脚功能：的引脚功能：1可编程电流输入端，编程电阻可编程电流输入端，编程电阻RSET =100 （125IOUT）；）；2地；地；3恒流输出恒流输出(shch)端；端；4电压输入端，输入电压范围电压输入端，输入电压范围6V12V；5使能端。使能端。EN为低电平时，无输出为低电平时，无输出(shch)；EN为高电平时，有输出为高电平时，有输出(shch)。LM3590的典型的典型(dinxng)应用电路，如图应用电路，如图3-11所示。所示。 图图3-11 LM3590的典型应用电路的典型应用电路精品资料（2）MAX1561为高效率升压型变换器，它们能够以恒定电流为高效率升压型变换

17、器，它们能够以恒定电流、87的效率驱动的效率驱动 多达多达6个白光个白光LED，可为便携式电子设备提供背光照明。，可为便携式电子设备提供背光照明。其升压转换结构允其升压转换结构允 许白光许白光LED串联连接，使每个串联连接，使每个LED保持相同的电流，以获保持相同的电流，以获得均匀的亮度得均匀的亮度(lingd)，不，不 需要限流电阻。需要限流电阻。图图3-12 MAX1561的典型的典型(dinxng)应用电路应用电路 精品资料2中电压中电压(diny)类类IC中电压中电压(diny)类类IC是指其输入电压是指其输入电压(diny)一般在几伏一般在几伏至几十伏之间，该类至几十伏之间，该类IC

18、主要可用于以蓄电主要可用于以蓄电池为输入电压池为输入电压(diny)源，以汽车的源，以汽车的LED灯饰产品为主，灯饰产品为主，如用于汽车阅读灯、刹车灯、转向灯等。如用于汽车阅读灯、刹车灯、转向灯等。AMC7150的典型应用的典型应用(yngyng)电路，如图电路，如图3-13所示。所示。 图图3-13 AMC7150的典型应用电路的典型应用电路精品资料3高电压类高电压类IC高电压类高电压类IC是指其输入电压一般可达到几百伏，它的输入端能承受是指其输入电压一般可达到几百伏，它的输入端能承受(chngshu)由由市电直接市电直接整流得到的全部直流电压，而不需要降压。这类整流得到的全部直流电压，而不

19、需要降压。这类IC主要用于以市电为电源的各主要用于以市电为电源的各种照明中，如户外景观灯、种照明中，如户外景观灯、LED路灯、路灯、LED日光灯、日光灯、LED射灯、射灯、LED台灯等。台灯等。HV9910的典型的典型(dinxng)应用电路，如图应用电路，如图3-14所示。所示。图图3-13 AMC7150的典型应用电路的典型应用电路精品资料四、四、LM317恒流源电路的分析和指导恒流源电路的分析和指导1LM317集成电路介绍集成电路介绍LM317是三端可调稳压集成电路，输出电压范围是是三端可调稳压集成电路，输出电压范围是1.2V 至至37V，负载，负载(fzi)电流最大电流最大为为1.5A

20、。它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调。它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整率和负载整率和负载(fzi)调整率也比标准的固定稳压器好。调整率也比标准的固定稳压器好。LM317 内置有过载保护、安全区内置有过载保护、安全区保保护等多种保护电路。护等多种保护电路。图图3-15 LM317外形外形(wi xn)图和图形符号图和图形符号精品资料2用用LM317构建构建(u jin)恒流源电路恒流源电路图图3-16 LM317的恒流源电路的恒流源电路(dinl)精品资料 LM317工作时，工作时，LM317建立并保持输出端与调节端之间建立并保持输

21、出端与调节端之间125V的标称参考的标称参考(cnko) 电压电压(Vref)，利用这一特点可以构建一个简单的恒流源电路，如图，利用这一特点可以构建一个简单的恒流源电路，如图3-16所示。所示。 从图可以看出，流过负载从图可以看出，流过负载RL的电流的电流IO为：为：IOI1I2。 而而I2U21R1，因，因U21之间的电压为之间的电压为1.25V且固定不变，若保持且固定不变，若保持R1不变，则不变，则I2 也就不变，又因也就不变，又因I1相对于相对于IO而言很小，所以而言很小，所以IOI2能保持不变，即输出电流恒定能保持不变，即输出电流恒定。3LM317构成构成(guchng)恒流源驱动恒流

22、源驱动LED图图3-17 由由LM317构成构成LED恒流驱动电路恒流驱动电路精品资料 LED选用选用(xunyng)普通白光型，其工作电压普通白光型，其工作电压为为3.03.5V，工作电流为，工作电流为 15mA20mA， 电电源输入电压为源输入电压为12V，因本电路是降压型，因本电路是降压型， 故故UO必须小于必须小于Ui，因此采用，因此采用3只只LED 串联组成一条支串联组成一条支路，共用路，共用12只只LED组成四条支路。组成四条支路。复习思考题复习思考题1LED驱动电源的特点是什么？驱动电源的特点是什么？2用恒流源驱动用恒流源驱动LED，是不是说，是不是说LED可以无限制的串联或并联

23、可以无限制的串联或并联使用？使用？3LED驱动驱动IC按应用按应用(yngyng)来分有几类？主要用于哪些场来分有几类？主要用于哪些场合？合？4. 低压类、中压类和高压类的驱动低压类、中压类和高压类的驱动IC有什么主要的区别？有什么主要的区别？精品资料技能技能(jnng)训练一训练一恒流源驱动恒流源驱动(q dn)电路的制作和安装电路的制作和安装 1.实训目的实训目的（1）进一步了解）进一步了解LM317组成的恒流源驱动组成的恒流源驱动LED电路电路工作原理；工作原理；（2）学习用）学习用LM317组建恒流源电路的方法和实际电路的组建恒流源电路的方法和实际电路的连接；连接；（3）学习）学习LE

24、D驱动电源性能的测试方法。驱动电源性能的测试方法。2.实训器材实训器材按表按表3-1恒流源驱动电路的制作和安装实训器材准备。恒流源驱动电路的制作和安装实训器材准备。表表3-1 恒流源驱动电路的制作和安装实训器材恒流源驱动电路的制作和安装实训器材精品资料序号序号名称名称型号与规格型号与规格数数 量量1 1三端可调稳压器集成电三端可调稳压器集成电路路LM317LM3171 12 2电阻电阻1818，14W1 13 3LEDLED普通白光普通白光12124 4万能板万能板单面板单面板1 15 5可调直流电源可调直流电源0 024V24V1 16 6数字万用表数字万用表自定自定1 17 7电烙铁电烙铁

25、35W35W（或自定）（或自定）1 1精品资料3.实训内容与步骤实训内容与步骤按图按图3-17所示，制作和安装恒流源驱动电路的步骤如下。所示，制作和安装恒流源驱动电路的步骤如下。（1）用万用表检测各元器件，确认各元器件的引脚和极）用万用表检测各元器件，确认各元器件的引脚和极性。性。（2）按装配图，安装元器件。）按装配图，安装元器件。（3）焊接元器件；焊接元器件间的连接线。）焊接元器件；焊接元器件间的连接线。（4）检查电路无误）检查电路无误(ww)后，焊上断口后，焊上断口K1和和K2，接通，接通电源（电源（DC12V），），LED点亮。点亮。4LM317恒流源驱动恒流源驱动LED电路的测试与分析电路的测试与分析（1）电路的稳流性能测试）电路的稳流性能测试输入电压从输入电压从8V逐渐逐渐(zhjin)增加到增加到15V，测量电路的输出电流，并，测量电路的输出电流，并观察观察LED的亮度变化情况。的亮度变化情况。测量数据填入表测量数据填入表