【導(dǎo)讀】導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)校根據(jù)需要，有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文。質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。保密的畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))在解密后遵守此規(guī)定。以其逐漸廣泛應(yīng)用于社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域。LED的應(yīng)用離不開它所需要的驅(qū)動(dòng)。LED不能像普通白熾燈一樣直接用電壓源供電，否則電壓波動(dòng)。稍增，電流就會(huì)增大到將LED燒毀的程度。又對(duì)LED的典型驅(qū)動(dòng)電路、集成驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行了研究。原理，從實(shí)驗(yàn)的角度論證了的可行性和必要性。

　　

【正文】 ，每次閉合時(shí)間為 t，則當(dāng)占空比為 D=t／ T時(shí)， LED 的平均電流為： 巢湖學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 15 Id =Imax D （ 4） 由式 (1)可 見 ，當(dāng) T不變 (即開關(guān)的開關(guān)頻率同定 )時(shí)，只要改變導(dǎo)通時(shí)間 t，就可以改變 LED 兩端的平均電流， 從而改變 LED 的亮度。 3． 3 LED 集成驅(qū)動(dòng)電路的研究 3． 3． 1 LM3404 驅(qū)動(dòng)電路 LM3404 是單片降壓型高亮度 LED 恒流驅(qū)動(dòng)集成電路，它適應(yīng) 6A2V 的輸入電壓范圍，比較適用于汽車電子系統(tǒng)、工業(yè)系統(tǒng)及一般照明系統(tǒng)內(nèi)置的新一代大功率高亮度 LED 組件。 LM3404 內(nèi)部集成了功率 MOSFET、 Buck 開關(guān)電路，以連續(xù)導(dǎo)通模式工作，其工作頻率在理論上只受限于內(nèi)部開關(guān)電路的開啟及 關(guān)閉時(shí)間 。 LM3404 可以輸出高達(dá) 的驅(qū)動(dòng)電流，能夠?yàn)?35W的 LED組件提供 700mAlA的驅(qū)動(dòng)電流，效率高達(dá) 95%，通過 DIM 端子利用 PWM 信號(hào)調(diào)節(jié) LED 的亮度， LED 損壞、斷路時(shí)能夠?qū)﹄娐愤M(jìn)行可靠保護(hù)。 LM3404 具備逐周期限流保護(hù)能力，電流檢測所需要的反饋電壓只需要 左右，從而能夠降低芯片的功耗，而自舉電路可以提高系統(tǒng)在輕載狀態(tài)下的效率。 LM3404 采用 8引腳的小型 SO8 和 PSOP8封裝，其 典型應(yīng)用電路 如 圖（ 6） 所示， 主要技術(shù)參數(shù) 如圖 （ 7） 所示。 LED 的驅(qū)動(dòng)電路研究設(shè)計(jì) 16 圖 6 LM3404 典型應(yīng)用電路 圖 7 LM3404 主要技術(shù)參數(shù) 3． 3． 2 CAT4016 驅(qū)動(dòng)白光 LED 電路 諸如廣告牌標(biāo)志、滾動(dòng)橫幅、智能車輛標(biāo)志和體育計(jì)分板等 LED 應(yīng)用需要采用多顆 LED，通常包含多串 LED，要求 LED 驅(qū)動(dòng)方案提供恒定的光輸出，不同通道間的電流匹配精度要高，要提供易用的接口來控制不同 LED 通道，并且要具備可靠的保護(hù)功能。安森美半導(dǎo)體針對(duì)這類應(yīng)用的方案包括 CAT4008 和 CAT4106 等恒流 LED汲入型驅(qū)動(dòng)器，其中前者支持 8 通道，后者支持 16 通道， LED 電流范圍均為 2 至100 mA，此電流由外部電阻設(shè)定。 CAT4016 典型應(yīng)用電路如圖（ 8）所示。 巢湖學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 17 圖 8 CAT4016 典型應(yīng)用電路 3． 3． 3 MAX1910/MAX1912 電荷泵驅(qū)動(dòng)白光 LED 的電路 早期的電荷泵只是簡單地將輸入電壓倍壓，而新開發(fā)的電荷泵的性能將進(jìn)一步完善，并具有更高的效率。專為驅(qū)動(dòng) LED 設(shè)計(jì)的電荷泵可以把輸入電壓提升到剛好使 LED 工作的電平。連接到 SET 引腳的電阻器網(wǎng)絡(luò)保證在所有 LED 中有相同的電流。內(nèi)部電路使 SET 端的電壓保持在 200mV，流經(jīng)任何 LED的電流為 I=200/10=20（ mA）。MAX1912 的輸出電流可達(dá) 60mA，可以同時(shí)并聯(lián)驅(qū)動(dòng) 3 只以上的 LED。 采用MAX1910/MAX1912 電荷泵驅(qū)動(dòng)白光 LED 的電路 如圖 （ 9） 所示。 圖 9 MAX1910/MAX1912 電荷泵驅(qū)動(dòng)白光 LED 的電路圖 MAX1910/MAX1912 內(nèi)部包括電荷泵和電流控制 電路，電荷泵為白色 LED 提供足夠的驅(qū)動(dòng)電壓，而電流控制電路通過給每只 LED 加載同樣的電流來確保 LED發(fā)出均勻的白光。 LED 的驅(qū)動(dòng)電路研究設(shè)計(jì) 18 4 LED 驅(qū)動(dòng)電路的 設(shè)計(jì) 4． 1 LED 循環(huán)燈 4． 1． 1 循環(huán)燈 電路的設(shè)計(jì) 此 循環(huán)燈電路 原理圖如圖（ 10）所示。電路圖 由 3V 電源 、 3 只三極管、 12 只LED、三個(gè) 12K的電阻、三個(gè) 470 的電阻和三個(gè) 100μ F 的電阻組成的。 當(dāng)電源一接通， 3 只三極管就要爭先導(dǎo)通，但由于元器件有差異，只有某一只管子最先導(dǎo)通。假如 Q1 最先導(dǎo)通，那么 Q1 集電極電壓下降，使電容 C1 的左端接近零電壓，由于電容器兩端的電壓不能突變，所以 Q2 基極也被拉到近似零電壓，使 Q2截止。 Q2集電極為高電壓，那么 在它上面的 LED58就亮了。此刻 Q2集電極上的高電壓通過電容器 C2 使 Q3 基極電壓升高，三極管 Q3 也將迅速導(dǎo)通。因此在這一段時(shí)間內(nèi)， Q1與 Q3的集電極均為低電壓，只有接在 Q2 集電極上的 LED 亮，而其他的 不亮。隨著電源通過電阻 R3 對(duì) C1 的充電，使三極管 Q2基極電壓逐漸升高，當(dāng)超過 伏時(shí)， Q2 由截止?fàn)顟B(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，集電極電壓下降， LED58 熄滅。與此同時(shí)三極管 Q2 集電極電壓的下降通過電容器 C2 的作用使三極管 Q3 的基極電壓也下降 ， Q3 由導(dǎo)通變?yōu)榻刂?。接?Q3 集電極上的 LED 就亮了。如此循環(huán)，電路中 3只三極管便輪流導(dǎo)通和截止， 3 組 12 只 LED 便會(huì)被輪流點(diǎn)亮，這些 LED 被均勻的排列呈一個(gè)圓形，不斷的循環(huán)發(fā)光，達(dá)到流動(dòng)的效果。 圖 10 循環(huán)燈電路原理圖 巢湖學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 19 4． 1． 2 循環(huán)燈的制作及測試 按照?qǐng)D （ 10） 的電路圖設(shè)計(jì)制作 PCB 版， 接通 焊完的電路版如圖 （ 11） 所示。 圖 11 循環(huán)燈效果圖 流動(dòng)的彩燈讓人賞心悅目，可以模擬流動(dòng)彩燈 ，閃爍起來更具動(dòng)感。 改變電容 CC C3 的容量可以改變循環(huán)速度，容量越小，循環(huán)速度越快。 電壓越高，亮度越大。 4． 2 聲控 旋律燈 的設(shè)計(jì) 4． 2． 1 LED 旋律燈 簡介 駐極體話筒采集聲音變成微弱電信號(hào)經(jīng)過 LM358組成 的 兩級(jí)放大電路放大后通過三極管驅(qū)動(dòng) LED，使 LED 的亮度隨著聲音的起伏而亮暗變化 ， 470K 的可調(diào)電阻可以調(diào)整第二級(jí)的放大倍數(shù)，從而調(diào)節(jié)靈敏度，使得電路的適應(yīng)范圍更寬一些， 10K的可調(diào)電阻可以調(diào)整驅(qū)動(dòng) LED的靜態(tài)電壓 ，從而調(diào)節(jié) LED 亮度。 4． 2． 2 基于 LM358 的 聲控旋律燈的設(shè)計(jì) LM358 內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場合。 LM358 的封裝形式有塑封 8引線雙列直插式、貼 片式和圓形金屬殼封裝等。 LED 的驅(qū)動(dòng)電路研究設(shè)計(jì) 20 LM358 的特性： 內(nèi)部頻率補(bǔ)償 ； 直流電壓增益高 (約 100dB)； 單位增益頻帶寬 (約1MHz)； 電源電壓范圍寬：單電源 (3— 30V)； 雙電源 (177。 一177。 15V)； 低功耗電流，適合于電池供電 ， 低輸入偏流 ； 低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流 ； 共模輸入電壓范圍寬，包括接地 ； 差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍 ； 輸出電壓擺幅大 (0 至)。 LM358 的參數(shù)： 參數(shù)輸入偏置電流 45 nA； 輸入失調(diào)電流 50 nA； 輸入失調(diào)電壓； 輸入共模電壓最大值 V； 共模抑制比 80dB； 電源抑制比 100dB。 圖 12 聲控旋律燈原理圖 按照?qǐng)D （ 12） 的電路圖設(shè)計(jì)制作 PCB 版，焊完的電路版如圖 （ 13） 所示。 圖 13 聲控旋律燈 實(shí)物 圖 4． 2． 3 驅(qū)動(dòng)電路的測試 測試效果如圖（ 14）所示， 8 只高亮度 LED 會(huì)隨著音樂或是其它聲音的節(jié)奏閃動(dòng)起來，可放置于音響附近，讓燈光為音樂伴舞。 因采用集成電路，所以靈敏度比巢湖學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 21 較高，而且還可以調(diào)整靈敏度以適應(yīng)不同環(huán)境。 470K 的可調(diào)電阻 R9 可以調(diào)整第二級(jí)的放大倍數(shù)，從而調(diào)節(jié)靈敏度，使得電路的適應(yīng)范圍更寬一些， 10K 的可調(diào)電阻R6 可以調(diào)整驅(qū) 動(dòng) LED 的靜態(tài)電壓，從而調(diào)節(jié) LED亮度。 圖 14 聲控旋律燈測試圖 5 結(jié)論 論文從 LED 的 參數(shù) 特性及驅(qū)動(dòng)電路出發(fā)，論述了 LED 的驅(qū)動(dòng)方式， 了解了 LED的典型驅(qū)動(dòng)電路 和 集成驅(qū)動(dòng)電路 組成及原理， 并以流過 LED的電流恒定為基本目的，設(shè)計(jì)了 LED 驅(qū)動(dòng)電路，在電路設(shè)計(jì)中，首先闡述了該驅(qū)動(dòng)電路的基本原理和 結(jié)構(gòu)，給出理論依據(jù)。然后根據(jù)功能需要進(jìn)行了電路的總體設(shè)計(jì)，并針對(duì)各自應(yīng)用特點(diǎn)提出改進(jìn)建議。用試驗(yàn)的方式論證了方案的可行性。在 其 設(shè)計(jì)中，考慮各種因素，成功的完成了 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。巢湖學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 1 參考文獻(xiàn) [1] 江文杰 .曾學(xué)文 .施建華 .光電技術(shù) [M].北京：科學(xué)出版社， 2020 年 1月第一版：6769. 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