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1、项目三 LED屏幕显示,项目描述,从LED的光电特性入手分析恒流式驱动的优越性，进而禅述恒流源电路及其应用；从LED点阵显示屏的结构出发，分析LED点阵显示屏显示字符的原理；从LED点阵显示字符实训，LED显示屏的组装，到LED显示屏的调试和演示操作，使操作技能得到进一步提高。,知识目标,理解LED在显示领域的应用。,技能目标,学会LED条形屏的组装。,任务,任务一 恒流式驱动电路,一、恒流式驱动电路1LED驱动电源的特点及要求 首先LED不能直接使用常规的电网电压，从LED的伏安特性可知，只能给LED两端 加上一定的直流电压或通上一定的直流电流才能使LED发亮，,另外，在选择和设计LED驱动
2、电源时还要考虑到以下几点要求：（1）高可靠性（2）高效率（3）高功率因素,（4）驱动方式（5）浪涌保护（6）保护功能（7）防护方面（8）驱动电源寿命要与LED寿命相匹配（9）要符合安规和电磁兼容,2LED采用恒流源驱动的优点,（1）从LED的伏安特性分析 若是采用恒压式供电，必须要求恒压源有足够高的精度，否则LED工作极其不稳定，甚至会烧坏LED。,（2）从伏安特性的温度系数分析LED的伏安特性并不是固定的，而是随温度而变化的，所以电压定了，电流并不一定是不变的，而是随温度变化的。这是因为是LED是一个二极管，它的伏安特性具有负温度系数的特点。,（3）LED显示屏的显示效果分析 由于LED制造
3、工式的差异性，即使是同厂家同型号的LED，其正向压降也存在有分散性，当采用恒压驱动多只并联的LED时，各工作电流也会有所不同，导致光学特性的不一致，因此，最好的办法是恒流控制。,二、恒流式驱动电路的形式与结构,1恒流式驱动,（a）三极管的LED负载曲线,（b）基极电流控制,（c）基极电压控制,图3-3 LED作负载与三极管串联,图3-3（a）是LED作为三极管放大电路的负载曲线，如果直接使用三极管基极电流控制其集电极电流，如图3-3（b）所示，由于三极管放大倍数的分散性，同样的基极电流，会产生不同的集电极电流，因此采用基极电压控制方式更为合理，如图3-3（c）所示，即在发射极中串联电阻Re，这
4、时有,IcIe(UbUbe)Re,2基本恒流源电路,图3-4 基本镜像恒流源,基本镜像恒流源电路，如图3-4所示。三极管T1、T2参数完全相同，则有 12，ICEO1ICEO2，由于两管具有相同的基-射极间电压（UBE1UBE2)，故IE1IE2，IC1IC2。当较大时，基极电流IB可以忽略，所以T2的集电极电 流IC2近似等于基准电流IREF，即：,IC2 IC1IREF(UCCUBE)RUCCR,由上式可以看出，当 R 确定后 IREF 就确定了，IC2 也随 IREF 而定。我们可以把 IC2 看作是 IREF 的镜像，所以称为镜像恒流源。,（2）用三极管提供基准电压的恒流源,图3-5
5、三极管be电压作基准电压的恒流源,（3）用稳压二极管提供基准电压的恒流源,图3-6 稳压二极管作基准电压的恒流源,（4）用三端可调电压基准集成电路提供基准电压的恒流源,图3-7 TL431的图形符号和外形图,TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置从2.5V到36V范围内的任何基准电压值。,TL431可等效为一只稳压二极管，其基本连接方法如图3-8所示。图（a）作为2.5V基准电压源；图（b）作为可调基准电压源，电阻R1和R2与输出电压的关系为UO=2.5(1+R1/R2)V。,（a）2.5V基准源,（b）可调基准源,图3-8 TL431的
6、基本连接方式,如图3-9 所示，是TL431作2.5V基准电压的恒流源，电阻R2是电压取样电阻。一旦需要的电流大小确定后，这个阻值就定了，R22.5I。,图3-9 TL431作基准电压的恒流源,3集成恒流源 目前由于LED的广泛使用，对LED驱动电路的功能和品质等各方面均提出了较高 的要求，现在许多集成电路（IC）产家已生产出各种类型的LED驱动IC，以便在 不同的情况下供设计人员选择，LED驱动IC目前市场需求按应用来分基本有四大 类：,（1）用于消费性电子产品，其应用特点是以电池为能源，一般为4.2V8.4V，因此 低电压、小电流的LED驱动电源是目前量大面广的产品，消费性电子产品的LED
7、 驱动电源拥有比较成熟的技术、产品和相对成熟的市场。,（3）用于建筑装饰照明和家庭照明，主要功能是将交流电压转换为恒流电源，并同 时完成与LED的电压和电流的匹配。建筑装饰照明和家庭照明，则需要将交流（AC）能直接变换成直流（DC）恒流源的LED驱动IC，目前还不能提供单个的 集成电路产品，大多数是模块化电路。,（2）用于汽车照明产品，因其电源稳压器来自汽车蓄电池，一般是48V，所以需要 较高电压降压的LED驱动IC。汽车照明产品使用LED的数量较多，LED多采用 串、并联连接，需要较高的电压，对于取自48V汽车蓄电池的电源来说是十分 方便的。,（4）用于LED屏幕显示，LED显示屏驱动IC可
8、分为通用IC和专用IC两种。,三、集成恒流源电路的应用,1低电压类IC低电压类IC是指其输入电压低，一般不超过DC15V，主要在以电池为电源的便携式产品中使用。可实现低电压类驱动的IC型号较多，几乎大多数的IC生产公司均有相似的产品。每个型号的LED驱动IC既有共同点，又有各自的特点。如有的具有可调光功能，,（1）LM3590为小功率白色LED简单驱动IC，如图3-10所示是它的外形图，输入 电压6V12V；输出电流20mA；降压型；SOT235贴片封装。,图3-10 LM3590外形图,LM3590的引脚功能：1可编程电流输入端，编程电阻RSET=100（125IOUT）；2地；3恒流输出端
9、；4电压输入端，输入电压范围6V12V；5使能端。EN为低电平时，无输出；EN为高电平时，有输出。,LM3590的典型应用电路，如图3-11所示。,图3-11 LM3590的典型应用电路,（2）MAX1561为高效率升压型变换器，它们能够以恒定电流、87的效率驱动 多达6个白光LED，可为便携式电子设备提供背光照明。其升压转换结构允 许白光LED串联连接，使每个LED保持相同的电流，以获得均匀的亮度，不 需要限流电阻。,图3-12 MAX1561的典型应用电路,2中电压类IC中电压类IC是指其输入电压一般在几伏至几十伏之间，该类IC主要可用于以蓄电池为输入电压源，以汽车的LED灯饰产品为主，如
10、用于汽车阅读灯、刹车灯、转向灯等。,AMC7150的典型应用电路，如图3-13所示。,图3-13 AMC7150的典型应用电路,3高电压类IC高电压类IC是指其输入电压一般可达到几百伏，它的输入端能承受由市电直接整流得到的全部直流电压，而不需要降压。这类IC主要用于以市电为电源的各种照明中，如户外景观灯、LED路灯、LED日光灯、LED射灯、LED台灯等。,HV9910的典型应用电路，如图3-14所示。,图3-13 AMC7150的典型应用电路,四、LM317恒流源电路的分析和指导1LM317集成电路介绍LM317是三端可调稳压集成电路，输出电压范围是1.2V 至37V，负载电流最大为1.5A
11、。它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。LM317 内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。,图3-15 LM317外形图和图形符号,2用LM317构建恒流源电路,图3-16 LM317的恒流源电路,LM317工作时，LM317建立并保持输出端与调节端之间125V的标称参考 电压(Vref)，利用这一特点可以构建一个简单的恒流源电路，如图3-16所示。从图可以看出，流过负载RL的电流IO为：IOI1I2。而I2U21R1，因U21之间的电压为1.25V且固定不变，若保持R1不变，则I2 也就不变，又因I1相对于IO而言很小，所
12、以IOI2能保持不变，即输出电流恒定。,3LM317构成恒流源驱动LED,图3-17 由LM317构成LED恒流驱动电路,LED选用普通白光型，其工作电压为3.03.5V，工作电流为 15mA20mA，电源输入电压为12V，因本电路是降压型，故UO必须小于Ui，因此采用3只LED 串联组成一条支路，共用12只LED组成四条支路。,复习思考题1LED驱动电源的特点是什么？2用恒流源驱动LED，是不是说LED可以无限制的串联或并联使用？3LED驱动IC按应用来分有几类？主要用于哪些场合？4.低压类、中压类和高压类的驱动IC有什么主要的区别？,技能训练一,恒流源驱动电路的制作和安装,1.实训目的（1
13、）进一步了解LM317组成的恒流源驱动LED电路工作原理；（2）学习用LM317组建恒流源电路的方法和实际电路的连接；（3）学习LED驱动电源性能的测试方法。,2.实训器材按表3-1恒流源驱动电路的制作和安装实训器材准备。,表3-1 恒流源驱动电路的制作和安装实训器材,3.实训内容与步骤按图3-17所示，制作和安装恒流源驱动电路的步骤如下。（1）用万用表检测各元器件，确认各元器件的引脚和极性。（2）按装配图，安装元器件。（3）焊接元器件；焊接元器件间的连接线。（4）检查电路无误后，焊上断口K1和K2，接通电源（DC12V），LED点亮。,4LM317恒流源驱动LED电路的测试与分析（1）电路的
14、稳流性能测试输入电压从8V逐渐增加到15V，测量电路的输出电流，并观察LED的亮度变化情况。测量数据填入表3-2中。,表3-2 电路的稳流性能测试,（2）电路的效率测试 电路的输入电压保持12V，分别测量下列三种情况时电路的输入电压和电流，输出电压和电流，并计算电路的效率，结果填入表3-3中。当每支路的LED为三只串联时，保持原电路不变；当每支路的LED为二只串联时，将电路中的AO、BO、CO和DO短接；当每支路的LED为一只串联时，将电路中的EO、FO、GO和HO短接。,表3-3 电路的效率测试,5.问题讨论（1）从电路的稳流性能测试中分析，当电源电压变化时，电路能否稳流？电源电压的变化是否有一定的范围？（2）从电路的效率测试中分析，哪一种情况电路的效率 最高？为什么？（3）在图3-17的电路中，若LED串的并联数再增加，电路能否正常工作？电路中的哪些元件及参数要做何调整？,
