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红外线发光二极管驱动电路

使用红外线发光二极管时,驱动电路的设计相称重要,好的设计能使红外线发

二极管的发光效率{zg},且使用寿命增长,所以在此要特殊介绍驱动电路。

1.电阻负载驱动:

红外线发射二极管在使用时,须由电流驱动,又其发光强度是与电流成比例变

化,所以电流控制方式的重要性就相对的增加了。图8所示为其电阻负载驱动方式,

这是最简朴的驱动方式,驱动是以直流为之,根据图9所示的正向电压、电流

特性可绘出其负载线,并求出其点。该工作点所对应的电压、电流分别为VF及

IF ,其算式为:

图8发光二极管的驱动电路 图9发光二极管正向电流-电压特性及工作点

在进行设计时,最重要的是在IF电流的控制,设计出的IF不能太大,若大于

IF(max)则元件有烧毁之虑,IF若太小,则其发射束就会变小。另外在电源电压的取

得亦须注重其稳定性,为求得发射光束的稳定,电源电压的稳定要求相对的提高,

所以在精密的红外线控制中,应尽量做到电源的稳定,有时为求其稳定性也可将电

源提高,电源提高之后,为保持电流的不变,所使用的限流电阻亦相对的提高,此

时电源的微量变动,对电流影响就不大了,以下就介绍电阻负载驱动设计例:假设

电源电压VCC=5V,电流IF取小于IF (max)为20mA,由图8的特性曲线求得电压

VF=1.2V代入驱动公式可得: 得R =190Ω,此时R须采用190Ω,

红外线发射二极管即可取得20mA的驱动电流。

2.多个红外线发射二极管的串、并联驱动

有时候用一个发光二极管的发射,其输出能力是不够的,因此也可同时采用多

个发光二极管做发射,以加强其输出能力,多个红外线发光二极管的驱动有两种,

一是串联,一是并联。图10是串联驱动的方式 ,图11是并联驱动的方式,

每一支路电流 ,所以电源总共提供了N×If的电流。

图10串联的发光二极管的驱动方式 图11并联的发光二极管之驱动方式

3.用晶体管做为定电流的驱动电路

为求红外线发光二极管所发射出光束的稳定,也可借定电流电路驱动之,定电

流电路的设计可采用如图12所示三种方式为之,图中采用二极管做定电压,可

以得到IE电流,又,所以IF≒(Vz-VBE)/RE,式中VZ,VBE,RE皆为定数,

所以IF固定不变,因此可以在晶体集极串接很多个红外线发光二极管。

图12

图12定电流驱动方式

4.脉冲波调变驱动电路

红外线发光二极管用脉冲调变,亦是传达信号的一种,而且也是一种较理

想的方式,在前节曾经提过,假如红外线发光二极管,流过大量电流就会得到大的

发射束,但是电流的极限,受到规格的限制,因此,利用脉冲调变方式降低其平均

电流,就可能容许有比较大的峰值电流流过,使得发射光束相对的增强。

下面就介绍几种脉冲驱动方式,供做参考。图13所示,为晶体管多谐振荡驱动方式,

利用Tr1,2形成无稳态振荡器,其工作周期可由R1,R2,C1,C2决定,Tr3则负

责电流放大,GL520则为红外线发光二极管。

图13用管组成的振荡驱动电路

无稳态电路
无单稳态多谐振荡器电路如图13所示,当加上电源后,电容器C1经外接电阻Ra与Rb由Vcc充电,电容器C1两端电压一三极管无稳态多谐振荡器电路 此电路之输出并不会固定在某一稳定状态,其输出会在两个稳态(饱和或截止)之间交替变换,因此输出波形似近一方波。
无稳态多谐震荡器电路,图中两个三极管Q1、Q2在“Q1饱和/Q2截止”和“Q1截止/Q2饱和”,二种状态周期性的互换,其工作原理如下:
当VCC通电瞬间   C2放电,C1充电回路

(1)当VCC接上瞬间,Q1、Q2分别由RB1、RB2获得正向偏压,同时C1、C2亦分别经RC1、RC2充电。
(2)由于Q1、Q2的特性无法百分之百相同,假设某一三极管Q1之电流增益比另一个三极管Q2高,则Q1会比Q2先进入饱和(ON)状态,而当Q1饱和时,C2由Q1 CE极经VCC、RB2放电,在Q2 BE极形成一逆向偏压,促使Q2截止。同时C1经Rc2及Q1的BE极于短时间内完成充电至VCC,如图4所示。
C1放电,C2充电回路
(3) Q1 ON、Q2 OFF的情形并不侍定的,当C2放电完后(T2=0.7 RB2 C2秒),C2由VCC经RB2、Q1C-E极反向充电,当充到0.7V时,此时Q2获得偏压而进入饱和(ON),C1由Q2 CE极,Vcc、RB1放电,同样地,造成Q1 BE极逆偏压。 Q1截止(OFF),C2经RC1及Q2B-E极于短时间充至VCC,如图5所示。
(4)同理,C1放完电后(T=0.7 RB2 C1秒),Q1经RB1获得偏压而导通,Q2 OFF
如此反覆循环下去。如图所示波形。
周期T=T1+T2=0.7 RB1 C1+0.7 RB2 C2
若RB1= RB2=RB C2=C1=C
则T=1.4RBC     f= 1/T

如果将RC1、RC2换成两个发光二极管,发光二极管一亮一暗,不断交替。也就是说,两个三极管中,一个饱和,另一个截止,而且不断交换。这种电路没有一个稳定的状态,叫做无稳态电路,无稳态电路的用途也很广,如汽车的转弯灯等



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