如何用恒流電源驅(qū)動LED和激光二極管

今天我們將一起學(xué)習(xí)什么是恒流電源？以及如何用一個恒流電源驅(qū)動 LED 和 激光二極管。

學(xué)習(xí)本教程之前最好先學(xué)習(xí)我之前的線性穩(wěn)壓器入門教程。

各種穩(wěn)壓器

在電子硬件這個行當(dāng)里，大多數(shù)時間，你會同恒壓電源打交道。電壓適配器、線性穩(wěn)壓器和其他類型的電源可能有很小的紋波，但它們基本上是恒壓電源。

那么什么是恒流電源呢？顧名思義，它是一種無論負(fù)載如何變化都會輸出恒定電流的電路。

恒流電源

對于一個理想的 1 安培恒流源，無論是將其連接到 1 歐姆電阻或 100 歐姆電阻，它總是會提供 1 安培的電流通過電阻。

總是輸出1 安培

不想使用電阻？在電路中放置一個 LED，無論 LED 是什么顏色，它都會對 LED 輸出恒定的電流。

某些器件，如大功率 LED，最好給它們提供恒定電流，因為它們需要維持相同的亮度。

大功率 LED 燈

可以用恒流源來驅(qū)動一串 LED, 這里我搭建了一個 12 mA 的恒流源，不管串聯(lián)多少個LED ，它們的電流都是 12 mA。

串多串少一個樣

那么我們?nèi)绾螛?gòu)建它呢？好吧，構(gòu)建恒流源的最簡單方法是使用 LM317。

LM317

下面是電路圖：

恒流電源電路

電路很簡單。將電源連接到芯片的輸入引腳，然后在輸出和調(diào)整(ADJ)引腳之間并聯(lián)一個電阻。一對 10 微法的電容有助于在負(fù)載突然變化的時候穩(wěn)定電流。

電阻 R 的值決定了恒定電流是多少。比如，如果使用 100 歐姆的電阻，它會讓電路輸出 12.5 毫安的理論電流值：1.25 V / 100 歐姆 = 12.5 毫安。

現(xiàn)在讓我們用萬用表量一量輸出電流。當(dāng)接一個 LED 時，輸出電流為 12.6 毫安：

一個 LED

再串聯(lián)上一個 LED, 電流還是 12.6 毫安：

兩個 LED

我們還可以再串上一個激光二極管，電流還是 12.6 毫安：

再串一個激光二極管

無論負(fù)載如何變化，電流都保持不變。

另一個很酷的事情是，即使輸入電壓從 12 伏增加到 24 伏，電流也保持不變。

盡管如此，輸入電壓仍然很重要。如果我們從 12 V 降低到 5V，我們將不再有足夠的電壓來打開所有 LED。您需要確保輸入電壓至少比負(fù)載克服壓差問題所需的電壓高 2 伏。我在線性穩(wěn)壓器入門教程 中更詳細(xì)地解釋了這一點。

我們是如何做到的呢？難道 LM317 不是一個可調(diào)穩(wěn)壓器芯片嗎？是的！但是我們通過使用一個小技巧讓其變成了一個恒流源。

LM317 datasheet

LM317 內(nèi)部有一個反饋電路。這個反饋電路會讓 OUTPUT引腳和ADJ引腳的壓差始終在 1.25 伏。如果輸入電壓突然變化，沒有關(guān)系。LM317 會快速地調(diào)整輸出電壓，以保持調(diào)整（ADJ）引腳和輸出引腳之間的 1.25 伏電壓差。如果負(fù)載發(fā)生變化，也沒關(guān)系，LM317 會做出反應(yīng)并維持這個 1.25 伏的電壓差。

反饋電路

你可以使用這個特性來搭建一個可調(diào)穩(wěn)壓電源電路：

可調(diào)穩(wěn)壓電路

計算輸出電壓

你也可以用這個特性來搭建一個恒流電路

小功率恒流源

LM317 數(shù)據(jù)手冊中有這么一句："The device OUTPUT pin will source current necessary to make OUTPUT pin 1.25 V greater than ADJUST terminal to provide output regulation." 也就是說 OUT 引腳的電壓會比 ADJ 引腳電壓高 1.25 伏。或者可以這樣理解，R 兩端的壓降會是 1.25 伏。根據(jù)歐姆定律可以得出下面的公式：

計算電流或所需要的阻值

通過改變電阻 R, 可以調(diào)節(jié)電路的輸出電流。

最后，要說明的是：LM317 是一個線性穩(wěn)壓器，并且電流通過了一個阻值比較大的電阻 R。換句話說，這種設(shè)計效率不高。因此，不建議將它用于高于 200 毫安的電流，否則器件會變得非常熱。

非常熱

如果你需要更大的電流，可以上網(wǎng)搜索恒流開關(guān)電源設(shè)計：

本文轉(zhuǎn)載自飛多學(xué)堂 公眾號