6大提示教你搞定LED恒流電源電路設計
發布時間:2014-11-13 責任編輯:echolady
【導讀】在LED電(dian)源(yuan)領(ling)域(yu),恒(heng)流(liu)驅(qu)動(dong)一(yi)直(zhi)是(shi)工(gong)程(cheng)師(shi)的(de)話(hua)題(ti),眾(zhong)多(duo)的(de)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)所(suo)用(yong)的(de)供(gong)給(gei)電(dian)流(liu)基(ji)本(ben)都(dou)要(yao)求(qiu)電(dian)流(liu)恒(heng)定(ding)。而(er)能(neng)夠(gou)向(xiang)負(fu)載(zai)提(ti)供(gong)恒(heng)定(ding)電(dian)流(liu)的(de)電(dian)源(yuan)稱(cheng)之(zhi)為(wei)恒(heng)流(liu)源(yuan)。本(ben)文(wen)中(zhong)詳(xiang)述(shu)了(le)恒(heng)流(liu)電(dian)源(yuan)電(dian)路(lu)的(de)設(she)計(ji),6大提示教你輕鬆搞定恒流電源電路。
所謂恒流,是一種習慣說法,並不是電流值絕對不變,隻是這種變化相對的小而已,在一個規定的工作範圍內保持足夠的穩定性。
經常有人問起,看到LED驅動電源,不知道是恒壓源還是恒流源類型的。講正題之前,先在這裏給大家講一個很實用的區分小技巧:看到一個LED驅動電源,先看電源的名牌參數。看輸出電壓這個關鍵參數:若它的電壓標稱是一個恒定值,則是恒壓源。如果是一個範圍值,則是恒流源。比如:有一個電源它的輸出電壓是12V,就確定這個是恒壓源,如果它標稱的是30~70V呢,那就一個恒流源。
恒流源是LED電路中經常使用的,今天把比較常見的恒流源的基本結構和特點整理一下,奉獻給eepw論壇的網友們分享。當然,真正的恒流源電源都用的是這些結構的拓展和變換類型,或者集成IC的形式。
基本的恒流源電路,這裏依據主要組成器件的不同,可分為三類:晶體管恒流源、場效應管恒流源、集成運放恒流源等。
一、晶體管恒流源
zheleihengliuyuanyijingtisanjiguanweizhuyaozuchengqijian,liyongjingtisanjiguanjidianjidianyabianhuaduidianliuyingxiangxiao,bingzaidianluzhongcaiyongdianliufufankuilaitigaoshuchudianliuzhihengdingxing,tongchang,haicaiyongyidingdewendubuchanghewenyacuoshi。qijibenxingdianlurutu1的A,B兩種類型。

圖1:晶體管恒流源的兩種基本類型
如圖1中的A圖, R1、R2分壓穩定b點電位為Vb,Re形成電流負反饋 ,輸出電流IO=(Vb-Vbe)/Re≈Vb / Re (Vb >>Vbe)。B圖的計算參考A圖。提示1:圖1中的電路的不足就是晶體管的集射極間電阻一般為幾十千歐以上,當隻需幾伏的工作電壓,采用這種恒流源電路 ,其等效內阻是非常大,功耗大,且精度不高。
實際電路中,最常用的簡易恒流源如圖2所示,用兩隻同型三極管,利用三極管相對穩定的be電壓作為基準,電流數值為:I=Vbe/R1。

圖2:晶體管恒流源的改進型
提示2:圖2的(de)這(zhe)種(zhong)恒(heng)流(liu)源(yuan)優(you)點(dian)是(shi)簡(jian)單(dan)易(yi)行(xing),而(er)且(qie)電(dian)流(liu)的(de)數(shu)值(zhi)可(ke)以(yi)自(zi)由(you)控(kong)製(zhi),也(ye)沒(mei)有(you)使(shi)用(yong)特(te)殊(shu)的(de)元(yuan)件(jian),有(you)利(li)於(yu)降(jiang)低(di)產(chan)品(pin)的(de)成(cheng)本(ben)。缺(que)點(dian)是(shi)不(bu)同(tong)型(xing)號(hao)的(de)管(guan)子(zi),其(qi)be電(dian)壓(ya)不(bu)是(shi)一(yi)個(ge)固(gu)定(ding)值(zhi),即(ji)使(shi)是(shi)相(xiang)同(tong)型(xing)號(hao),也(ye)有(you)一(yi)定(ding)的(de)個(ge)體(ti)差(cha)異(yi)。同(tong)時(shi)不(bu)同(tong)的(de)工(gong)作(zuo)電(dian)流(liu)下(xia),這(zhe)個(ge)電(dian)壓(ya)也(ye)會(hui)有(you)一(yi)定(ding)的(de)波(bo)動(dong)。因(yin)此(ci)不(bu)適(shi)合(he)精(jing)密(mi)的(de)恒(heng)流(liu)需(xu)求(qiu)。[page]
二、場效應管恒流源
由場效應晶體管作為主要組成器件的恒流電路如圖3所示。

圖3:場效應管恒流源
圖3A ,R1,R2分壓穩定b點電位 , Vb =R2*VCC(R1+R2),而 Vgs=Vb-Id*RSId=Idss( 1- Vgs*Vp)*2
式中Vp表示為夾斷電壓 ,Idss為飽和漏極電流。也可以去掉電源輔助回路 ,變成一純兩端網絡 ,電路如圖3 B所示 ,由圖可得Vgs =- Id*RS
提示3:這種恒流源電路的場效應管為JEFT,超低噪聲,輸出電流有JEFT決定,檢測電壓與JEFT有關。
三、集成運放恒流源
為了能夠精確輸出電流,通常使用一個運放作為反饋,同時使用場效應管避免三極管的be電流導致的誤差。典型的運放恒流源如圖4所示,如果電流不需要特別精確,其中的場效應管也可以用三極管代替如圖4B。
如圖4B中,工作時,輸入電壓Vref與輸出電流成比例的檢測電壓,Vs(Vs=Rs*Iout)相等,
Is=Ib+Iout=Iout(1+1/Hfe)其中1/Hfe為誤差。

圖4:集成運放恒流源
提示4:這個電路可以認為是恒流源的標準電路,除了足夠的精度和可調性之外,使用的元件也都是很普遍的,易於搭建和調試。隻不過其中的Vin還需要用戶額外提供。[page]
從cong以yi上shang兩liang個ge電dian路lu可ke以yi看kan出chu,恒heng流liu源yuan有you個ge定ding式shi,就jiu是shi利li用yong一yi個ge電dian壓ya基ji準zhun,在zai電dian阻zu上shang形xing成cheng固gu定ding電dian流liu。有you了le這zhe個ge定ding式shi,恒heng流liu源yuan的de搭da建jian就jiu可ke以yi擴kuo展zhan到dao所suo有you可ke以yi提ti供gong這zhe個ge"電壓基準"的器件上,最典型的就是利用TL431組成的恒流源電路。
TL431是另外一個常用的電壓基準,利用TL431搭建的恒流源如圖5所示,其中的三極管替換為場效應管可以得到更好的精度。

圖5:利用TL431搭建的恒流源
電流計算公式為:Iout=Vref/Rs,檢測電壓根據Vref不同,即1.25V或者是2.5V不同而已。提示5:這種恒流源電路,使用並聯穩壓器TL431,簡單實用且精度高。
有經驗的模擬電路工程師經常會用三端穩壓IC做恒流源,使用這些三端穩壓電源IC,本身精度已經很高,需要的維持電流也很小。利用三端穩壓構成恒流源,也有非常好的性價比,如圖5所示的LM317的兩種類型。

圖6:LM317組成的恒流源電路
電流計算公式為:I=V/R1,其中V是三端穩壓的穩壓數值。提示6:這種結構的恒流源,不適合太小的電流,因為這個時候,三端穩壓自身的維持電流會導致較大的誤差。
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