红外线发光二极管驱动电路设计

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发布时间 2009-03-27

使用红外线发光二极管时,驱动电路的设计相当重要,好的设计能使红外线发光二极管的发光效率最高,且使用寿命增长,所以要特别注意红外线发光二极管驱动电路的设计。

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1所示为其电阻负载驱动方式,这是最简单的驱动方式,驱动电源是以直流为之,根据图2所示的正向电压、电流特性可绘出其负载线,并求出其工作点。该工作点所对应的电压、电流分别为VF及 IF ,其算式为:

 红外线发光二极管驱动电路设计

 图1 发光二极管的驱动电路    图2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意其稳定性,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2的特性曲线求得电压VF=1.2V代入驱动公式可得:

红外线发光二极管驱动电路设计 

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。

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3是串联驱动的方式   红外线发光二极管驱动电路设计,图4是并联驱动的方式,每一支路电流 红外线发光二极管驱动电路设计,所以电源总共提供了N×If的电流。

 红外线发光二极管驱动电路设计

 图3串联的发光二极管的驱动方式        图4并联的发光二极管之驱动方式

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5所示三种方式为之,图中采用稳压二极管做定电压,可以得到IE电流,又红外线发光二极管驱动电路设计,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。

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  图5定电流驱动方式

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方法,而且也是一种较理想的方式,在前节曾经提过,如果红外线发光二极管,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6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。

 红外线发光二极管驱动电路设计

    图6 用三极管组成的振荡驱动电路

红外线发光二极管驱动电路设计

    图7 555组成之振荡驱动电路

图7,则是利用NE555,做为脉冲产生电路,为调整其工作周期,也可分别加入D1及D2控制之。其输出之脉冲仍然利用晶体驱动之。

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