Основы работы схемы светодиодного драйвера со стабилизацией тока
В данном техническом обзоре обсуждаются основы и реализация схемы драйвера со стабилизацией тока для осветительных светодиодов.
Почти любой, кто работает с электроникой, знаком со светодиодным драйвером со стабилизацией напряжения, хотя он может и не распознаваться как таковой. Классическая схема из цифрового выхода с последовательным резистором, по сути, представляет собой схему с постоянным значением напряжения. Может показаться, что резистор устанавливает постоянный ток, предположительно равный (VDD - 0,7 В) / Rпосл, но в действительности схема управляется экспоненциальным соотношением у диода между током и напряжением.
Постоянными параметрами здесь являются VDD и Rпосл; затем ток определяется точкой, в которой нагрузочная прямая пересекает вольт-амперную характеристику (ВАХ) диода. Изменения в этой характеристики (а, конечно, характеристика одного компонента не идентична характеристике другого компонента) могут привести к изменениям тока.
Этот подход идеально подходит для различных некритических применений светодиодов. Но любой схеме, которая фактически не контролирует ток через светодиод, свойственна слабость по той простой причине, что с точки зрения работы светодиода прямой ток более важен, чем прямое напряжение.
- Яркость светодиода определяется прямым током. Эта тема становится несколько туманной, когда вы переходите к подробностям, потому что прямое напряжение связано с прямым током в соответствии с экспоненциальной зависимостью, упомянутой ранее. Таким образом, при рассмотрении влияния на яркость трудно отделить ток от напряжения. Но как величину, определяющую яркость, имеет смысл рассматривать ток, поскольку более или менее линейная зависимость между прямым током и яркостью гораздо более ясна и полезна, чем связь между прямым напряжением и яркостью. Поэтому, если вы хотите выполнить точные настройки яркости, вам нужно контролировать ток.
- Светодиод может быть поврежден при превышении максимального прямого тока. Подача слишком большого напряжения не представляет большой проблемы, поскольку после того, как он входит в более вертикальный участок своей экспоненциальной вольт-амперной характеристики, падение напряжения на диоде увеличивается не значительно. Увеличивается не падение напряжения, а прямой ток, и это значение должно быть ограничено в соответствии со спецификацией в техническом описании. Если вам нужен только простой индикатор, определить максимальный прямой ток можно легко – вы можете использовать последовательный резистор такого номинала, чтобы ток всегда был намного ниже предельного значения. Но что, если вы хотите максимизировать силу света светодиода, то есть получить как можно больше света от одного светодиода? В этом случае вам нужно сдвинуть прямой ток к максимальному значению, а для того, чтобы сделать это безопасно, вам нужен драйвер со стабилизацией тока.
Возможно, самый простой способ реализовать управление светодиодами со стабилизацией тока – это интегральная микросхема, предназначенная именно для этого – таких устройств много. Эти светодиодные драйверы включают в себя множество полезных функций; они могут упростить ваш проект и, благодаря энергосберегающим функциям, помочь продлить срок службы батареи в портативных приложениях.
Для тех, кто любит проектировать свои собственные схемы, регулируемый светодиодный драйвер со стабилизацией тока можно реализовать на операционном усилителе:
Действие отрицательной обратной связи заставляет операционный усилитель увеличивать или уменьшать свой выходной ток до тех пор, пока напряжение на резисторе не совпадет с управляющим напряжением, приложенным к неинвертирующему входу.