兼做故障監(jiān)視器的LED驅(qū)動(dòng)器

兼做故障監(jiān)視器的LED驅(qū)動(dòng)器

LED用途廣泛，既可用作指示器，又可在諸如光耦合器等器件中用作發(fā)光器。在某些應(yīng)用場(chǎng)合，LED，即發(fā)光器，可以安裝在遠(yuǎn)離主機(jī)一段距離的地方。典型的例子就是安裝在儀表板上的汽車指示器和工業(yè)光傳感器。在要求嚴(yán)格的應(yīng)用場(chǎng)合，你可能需要一些監(jiān)控LED完整性的方法。本電路僅僅使用4只晶體管和6只電阻器，就可為一只LED提供可切換的恒流驅(qū)動(dòng)，并可指示開路和短路兩種故障情況（圖1）。而且還有意外的好處。控制信號(hào)VCONT可開啟和關(guān)斷LED。當(dāng)VCONT為高電平時(shí)，Q1和LED關(guān)斷。當(dāng)VCONT低到0V時(shí)，Q1導(dǎo)通并為L(zhǎng)ED提供恒定電流。由于大多數(shù)LED都有至少1.2V的正向電壓降，所以Q3具有足夠的基極偏置電壓，Q3導(dǎo)通，從而使Q2導(dǎo)通。Q2導(dǎo)通又為Q4提供偏置，Q4導(dǎo)通并拉高電平，從而指示LED工作正常。
　　由于此時(shí)Q2和Q4都導(dǎo)通，所以Q1的基極電位比正電源電壓VS低大約兩個(gè)VBE壓降，從而使R1兩端有一個(gè)VBE壓降。因此，在R1=68Ω時(shí)，Q1為L(zhǎng)ED提供大約10 mA的穩(wěn)定電流。假如R2的阻值足夠大，則LED的正向電流就幾乎不流入Q3的基極。只要LED仍然沒有損壞，就維持高電平，表明驅(qū)動(dòng)情況正常。假如LED開路，Q1的集電極負(fù)載就變成與Q3基極串聯(lián)的R2。由于R2遠(yuǎn)大于R1，所以Q1飽和，R1上的電壓下降到大約20 mV，而Q1和Q2的發(fā)射極電位上升至VS。由于基極驅(qū)動(dòng)不足，Q4此時(shí)關(guān)斷，輸出就下降到0V，表明有故障狀況。
　　另一方面，如果某個(gè)故障導(dǎo)致LED短路，Q3就立即關(guān)斷，使Q2失去集電極電流。Q2的基極-發(fā)射極結(jié)此時(shí)就像一只二極管一樣，從而使Q1的基極箝位于主要由Q2的VBE壓降以及R3與R4之比決定的電位。由于R4的阻值小于R3的阻值，所以Q2的發(fā)射極電位此時(shí)上升至VS。Q4再一次關(guān)斷，并變?yōu)榈碗娖剑�表示為故障狀況。如果電阻值如圖1所示，則Q1的基極此刻保持在大約4V，在R1上僅有200~300 mV。因此，短路電流被有效地“抑制”到低于正常值的三分之一，從而省電——這就是意外的好處。在正常情況下，如果LED導(dǎo)通，Q1傳導(dǎo)的電流大于Q2，從而使Q1的VBE壓降略高于Q2的VBE壓降。因此，R1上的壓降略低于二極管的壓降，你可能需要試驗(yàn)R1的值來(lái)設(shè)定所希望的LED電流。
　　當(dāng)VCONT很低時(shí)，你必須選擇R3來(lái)滿足Q1和Q2的基極電流要求。在R3=39 kΩ時(shí)，對(duì)原型電路的測(cè)試得到了很好的結(jié)果，但是，也許要求R3的阻值小一些，視LED電流以及Q1和Q2的電流增益而定。當(dāng)LED導(dǎo)通時(shí)，Q2和Q3都完全導(dǎo)通，所以，為了將Q2和Q3的集電極電流限制在一個(gè)可接受的電平，R5要有一個(gè)合理的大阻值。但是，R5阻值不能太大，否則Q2就不能提供R4和Q4基極所需的電流。使R5的阻值大約為R4的4或5倍，就是一個(gè)良好的起點(diǎn)。

圖1，這種LED驅(qū)動(dòng)器可兼做故障監(jiān)視器，除此之外還可限制短路電流。
　　雖然圖1所示電路有一個(gè)5V電源，但是，如果相應(yīng)增減電阻器的阻值，你也可以使用其它電壓。只要Q1擁有足夠的“凈高”來(lái)擺脫飽和狀態(tài)，在較低電壓下工作是可能的，不過，你如果使用藍(lán)光或白光LED，就要提防出現(xiàn)一些問題，因?yàn)檫@些器件往往都有相當(dāng)大的正向壓降。晶體管類型并不重要；大多數(shù)具有電流增益的小信號(hào)器件應(yīng)該就足敷應(yīng)用，然而，如果你的設(shè)計(jì)要求LED電流大、電源電壓高或者兩者兼而有之，則Q1也許應(yīng)該是一個(gè)功率器件。

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