兼做故障监视器的LED驱动器_显示光电论文
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提供可切换的恒流驱动，并可指示开路和短路两种故障情况（图1）。而且还有意外的好处。控制信号vcont可开启和关断led。当vcont为高电平时，q1和led关断。当vcont低到0v时，q1导通并为led提供恒定电流。由于大多数led都有至少1.2v的正向电压降，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提供偏置，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提供大约10 ma的稳定电流。假如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仍然没有损坏，就维持高电平，表明驱动情况正常。假如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20 mv，而q1和q2的发射极电位上升至vs。由于基极驱动不足，q4此时关断，输出就下降到0v，表明有故障状况。
另一方面，如果某个故障导致led短路，q3就立即关断，使q2失去集电极电流。q2的基极-发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之比决定的电位。由于r4的阻值小于r3的阻值，所以q2的发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。如果电阻值如图1所示，则q1的基极此刻保持在大约4v，在r1上仅有200~300 mv。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。在正常情况下，如果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的值来设定所希望的led电流。
当vcont很低时，你必须选择r3来满足q1和q2的基极电流要求。在r3=39 kΩ时，对原型电路的测试得到了很好的结果，但是，也许要求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接受的电平，r5要有一个合理的大阻值。但是，r5阻值不能太大，否则q2就不能提供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，如果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，你如果使用蓝光或白光led，就要提防出现一些问题，因为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该就足敷应用，然而，如果你的设计要求led电流大、电源电压高或者两者兼而有之，则q1也许应该是一个功率器件。
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提供大约10 ma的稳定电流。假如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仍然没有损坏，就维持高电平，表明驱动情况正常。假如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20 mv，而q1和q2的发射极电位上升至vs。由于基极驱动不足，q4此时关断，输出就下降到0v，表明有故障状况。
另一方面，如果某个故障导致led短路，q3就立即关断，使q2失去集电极电流。q2的基极-发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之比决定的电位。由于r4的阻值小于r3的阻值，所以q2的发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。如果电阻值如图1所示，则q1的基极此刻保持在大约4v，在r1上仅有200~300 mv。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。在正常情况下，如果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的值来设定所希望的led电流。
当vcont很低时，你必须选择r3来满足q1和q2的基极电流要求。在r3=39 kΩ时，对原型电路的测试得到了很好的结果，但是，也许要求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接受的电平，r5要有一个合理的大阻值。但是，r5阻值不能太大，否则q2就不能提供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，如果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，你如果使用蓝光或白光led，就要提防出现一些问题，因为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该就足敷应用，然而，如果你的设计要求led电流大、电源电压高或者两者兼而有之，则q1也许应该是一个功率器件。