兼做故障监视器的LED驱动器

LED用途广泛，既可用作指示器，又可在诸如光耦合器等器件中用作发光器。在某些应用场合，LED，即发光器，可以安装在远离主机一段距离的地方。典型的例子就是安装在仪表板上的汽车指示器和工业光传感器。在要求严格的应用场合，你可能需要一些监控LED完整性的方法。本电路仅仅使用4只晶体管和6只电阻器，就可为一只LED提供可切换的恒流驱动，并可指示开路和短路两种故障情况（图1）。而且还有意外的好处。控制信号VCONT可开启和关断LED。当VCONT为高电平时，Q1和LED关断。当VCONT低到0V时，Q1导通并为LED提供恒定电流。由于大多数LED都有至少1.2V的正向电压降，所以Q3具有足够的基极偏置电压，Q3导通，从而使Q2导通。Q2导通又为Q4提供偏置，Q4导通并拉高电平，从而指示LED工作正常。
　　由于此时Q2和Q4都导通，所以Q1的基极电位比正电源电压VS低大约两个VBE压降，从而使R1两端有一个VBE压降。因此，在R1=68Ω时，Q1为LED提供大约10 mA的稳定电流。假如R2的阻值足够大，则LED的正向电流就几乎不流入Q3的基极。只要LED仍然没有损坏，就维持高电平，表明驱动情况正常。假如LED开路，Q1的集电极负载就变成与Q3基极串联的R2。由于R2远大于R1，所以Q1饱和，R1上的电压下降到大约20 mV，而Q1和Q2的发射极电位上升至VS。由于基极驱动不足，Q4此时关断，输出就下降到0V，表明有故障状况。
　　另一方面，如果某个故障导致LED短路，Q3就立即关断，使Q2失去集电极电流。Q2的基极-发射极结此时就像一只二极管一样，从而使Q1的基极箝位于主要由Q2的VBE压降以及R3与R4之比决定的电位。由于R4的阻值小于R3的阻值，所以Q2的发射极电位此时上升至VS。Q4再一次关断，并变为低电平，表示为故障状况。如果电阻值如图1所示，则Q1的基极此刻保持在大约4V，在R1上仅有200~300 mV。因此，短路电流被有效地“抑制”到低于正常值的三分之一，从而省电——这就是意外的好处。在正常情况下，如果LED导通，Q1传导的电流大于Q2，从而使Q1的VBE压降略高于Q2的VBE压降。因此，R1上的压降略低于二极管的压降，你可能需要试验R1的值来设定所希望的LED电流。
　　当VCONT很低时，你必须选择R3来满足Q1和Q2的基极电流要求。在R3=39 kΩ时，对原型电路的测试得到了很好的结果，但是，也许要求R3的阻值小一些，视LED电流以及Q1和Q2的电流增益而定。当LED导通时，Q2和Q3都完全导通，所以，为了将Q2和Q3的集电极电流限制在一个可接受的电平，R5要有一个合理的大阻值。但是，R5阻值不能太大，否则Q2就不能提供R4和Q4基极所需的电流。使R5的阻值大约为R4的4或5倍，就是一个良好的起点。

图1，这种LED驱动器可兼做故障监视器，除此之外还可限制短路电流。
　　虽然图1所示电路有一个5V电源，但是，如果相应增减电阻器的阻值，你也可以使用其它电压。只要Q1拥有足够的“净高”来摆脱饱和状态，在较低电压下工作是可能的，不过，你如果使用蓝光或白光LED，就要提防出现一些问题，因为这些器件往往都有相当大的正向压降。晶体管类型并不重要；大多数具有电流增益的小信号器件应该就足敷应用，然而，如果你的设计要求LED电流大、电源电压高或者两者兼而有之，则Q1也许应该是一个功率器件。


《兼做故障监视器的LED驱动器》