三种LED驱动电路设计，负反馈在运算放大器中的作用

 

介绍了恒流源和恒压源的概念，着重阐述了它们在驱动LED时的优势，包括LED发光强度与电流的关系。通过实例讲解了三种LED驱动电路的设计，如串联电阻、线性稳压器和压控电流源，并详细解释了负反馈在运算放大器中的作用及其对电流调节的影响。

恒流源与恒压源

恒流源是指能够稳定的输出一定值的电流，而且由于电流源内部的阻抗相对于外部负载相当大，电流值也不随外部负载的变化，当外部电流发生变化时，电流源会调节电压重新达到稳定。

对于电压源也是一样的道理，电压源内部阻抗相对负载非常小，输出的电压不随外部负载的变化而变化，当外部电压变化时，电压源会调节电流从而使输出电压稳定。

 

之所以采用电流源驱动led是因为：一、led的发光强度与电流强度有直接的关系；二、采用电流源驱动led的工作状态更加稳定。

简单介绍几种驱动led电路：

第一

 

电压源串联一定阻值的电阻组成最简单的驱动电路，至于图中的3.3v为单片机的引脚供电，所需的串联电阻需要根据led的工作参数：led工作的正向电压、以及该电压下的导通电流；

下图是我所用的一款红外led可以看到在100度以内的允许电流为20ma，

 

 

根据商家提供的规格书在20ma电流下的顺向电压为1.7v(这个led是双色的1.4v是另一个)，接下来可以计算串联电阻的阻值：

                                                        R=(VCC-V1)/I ;

其中:VCC为3.3v、V1=1.7v、I=20ma

得R=80欧姆，一般我们不需要让led工作在额定电流状态下的；

工作过程：当led由于其他的原因导致电流变大时，电阻R上的电压就会变大进而使led上的分压降低，电流也随着降低；

第二

使用线性稳压器作为电压源，在out和gnd之间并联一个电阻之后串联led，原理和第一同；

第三

使用压控电流源，利用运放和三极管搭建。

其中R4是限流电阻，R41是采样电阻，三极管的作用我认为是吧负载电流和控制电流分开；

由运算放大器的负反馈回路得知，运算放大器工作在线性区，

负反馈判断：从运算放大器输出开始假设是+，顺着回路走一圈若回到输出变为--则是负反馈调节，若是+则是正反馈调节，下图极性传递是新概念模拟电路中的图。

运算放大器工作曲线图如图，当运放存在负反馈即U+与U-的差值很小，工作在线性区且斜率为运算放大器的开环放大倍数，可以用运放的“虚短”、“虚断”分析。若没有负反馈则运放工作在饱和区，运放输出接近于运放电源电压不能用“虚短”分析但可以“虚断”。

由虚短可以看出U+=U-=R41上端电压，I=U/R41;

至于三极管，有人有疑问这个三极管是如何导通的，假设U+=2V，那么三接管若想导通，则需要基极电压在2+0.7=2.7v就是运算放大器的输出电压，在这里三极管工作在哪个区还要看负载，这里基极电流简化处理IC=*IB，IB很小R40分压不计，所以从线性区中分析，U0的电压应该工作在2.7v以上，确保三极管导通。

 

工作流程：当负载的电流变小时，R41分压变小，U-减小，U+-U-增大，Ube变大，be处电阻可以等效看为二极管的内阻曲线，Rbe减小工作电流变大，U-变大，电流变大。