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LED驅動電路的基礎知識

發布時間:2022-10-18 10:04    發布者:傲壹電子
LED串聯電阻阻值的計算:例如電源為5V,一個LED正常工作時的電壓為2v 電流為20mA。要想使LED正常工作,需要串聯的電阻分壓5-2=3V,由于串聯的LED額定電流為 20mA,所以流經電阻的電流也為20mA,阻值可以用電壓3V除以電流20mA大體計算得到。

理論上來說,在LED串聯電阻的簡單電路中,LED與電阻哪個器件靠近Vcc是無所謂的,但由于電源電壓有波動,為了保護LED,通常將電阻放到Vcc一側,而LED放到GND一側。

使用單片機時,為保證其正常工作,一般IO口的電流不超過1mA,而LED正常工作時的電流一般為10-20mA,故需要外部驅動電路。

驅動LED的三種方法

● 使用三極管或MOS管等驅動器件:便宜、簡單。
● 使用達林頓管:節省PCB面積 ||| 使用繼電器:功率大。
● 使用串并轉換芯片:節省CPU的IO口資源。

驅動單個LED電路

原理圖:
各個器件的選型及作用:

三極管的選擇:Ic端的電流必須滿足負載的需求,例如假設上圖中LED電流為20mA,因此選擇的三極管Ic需要大于20mA。

R16的選擇:可以由Ic和放大倍數求出基極電流Ib,再由 LED_17_MCU 的電壓和 Ib 即可大體求出R16的大小。

R18的作用:由于單片機初始上電時IO口的電平不定,因此此處接一個對地的電阻,可以保證上電時三極管基極處的電平為低,可以避免上電時LED的誤閃。

C7的作用:當外界有干擾時,LED_17_MCU 上可能會出現電壓的抖動,當電壓抖動較大時,LED會被點亮,因此,加入C7電容可以濾除 LED_17_MCU 上高頻的抖動,避免LED因外界的干擾誤閃。

三極管的漏電流通常為微安級別,因此不足以點亮一顆LED,不用擔心漏電流點亮LED。

達林頓管

內部示意圖:
大體作用:將輸入的信號進行兩極放大,類似于三極管的驅動,但可以將體積做的很小。

視頻中使用的器件驅動能力為500ma。

串并轉換芯片

好處:可以節省單片機的IO口資源。

選擇:使用電流驅動型芯片,由于二極管的UI曲線類似于指數型,在電壓變化很小的情況下電流變化會很大,若使用電壓型驅動芯片,在電壓變化不大的情況下可能會造成電流有較大的變化。

背光燈的設計

背光燈設計時注意將LED合理分布,避免LED在一處聚集造成某處過亮或光線在屏幕邊緣反光造成屏幕邊緣過亮,影響觀感。

原理圖:
背光燈的特點:選用串聯的方式,由于器件的體質不同,若使用電壓控制亮度,降低同樣電壓,LED的亮度降低程度可能會出現較大的差異。

下圖不可使用,電壓變化時可能會造成亮度變化明顯,因此上圖中R29電阻不可以省略。
在設計背光燈的PCB時通常將焊盤放置的非常緊密,由于串聯關系,可以將0歐姆電阻和LED交換位置(緊密的好處:當屏幕的亮度不均勻時,可以調整LED的位置,使屏幕的亮度均勻)。


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