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  • 发光二极管

    2019-12-03 16:28:08
    文章目录1 发光二极管1.1 发光...发光二极管通常的正向导通电压是 1.8V到 2.2V 之间。 工作电流: 工作电流一般在 1mA~20mA 之间。 其中,当电流在 1mA~5mA 之间变化时,随着通过 LED 的电流越来越大,我们的...

    1 发光二极管

    LED(light-emitting diode),即发光二极管,是电流驱动型的器件。

    1.1 发光二极管的参数

    正向导通电压:

    • 发光二极管通常的正向导通电压是 1.8V到 2.2V 之间。

    工作电流:

    • 工作电流一般在 1mA~20mA 之间。
    • 其中,当电流在 1mA~5mA 之间变化时,随着通过 LED 的电流越来越大,我们的肉眼会明显感觉到这个小灯越来越亮,而当电流从5mA~20mA 之间变化时,我们看到的发光二极管的亮度变化就不是太明显了。当电流超过20mA 时,LED 就会有烧坏的危险了,电流越大,烧坏的也就越快。

    参考资料:

    1. 手把手教你学51单片机:C语言版
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  • 发光二极管电路

    千次阅读 2017-06-29 19:42:25
    项目驱动之发光二极管电路电路目标:220交流输入实现在开关按下时发光二极管亮操作对象及其技术参数:普通发光二极管,一般发光二极管的正向导通工作典型电压(Forward Voltage)为3.3V,正常工作电流(Forward Current...

    发光二极管电路

    电路目标:220交流输入实现在开关按下时发光二极管亮

    操作对象及其技术参数:普通发光二极管,一般发光二极管的正向导通工作典型电压(Forward Voltage)为3.3V,正常工作电流(Forward Current)为5-20mA,在这里电流计算以10mA为准。

    原理图绘制
    发光二极管端设计
    发光二极管在Protel 99se中的模型
    设计因素:1.发光二极管工作时正向压降电压 2.发光二极管工作时流过的电流
    先满足供电电源的要求必须大于3.3伏,要使二极管在工作时电流的大小为10mA,则需要在发光二极管上串联电阻,如下图所示
    限流电阻与发光二极管
    该电阻在这里的作用是限流至10mA。

    发光二极管端供电电源参数
    在直流电源的选择上从性质上可以选择的是电压源型和电流源型电源
    电压源型电源:维持电压不变,电压源可以关断。
    电流源型电源:维持电流不变,与负载无关,要保持通路状态,一旦开路由于电流源要维持电流的恒定在极间空气上形成高压发生击穿。在此应用中,首先发光二极管不可能串联到电流源回路中,只能是并联,发光二极管工作时可以将短路回路先断开,关断时,短路回路闭合,并且电源的非理想性,存在电源内阻,电流源又必须通路,从能耗的角度上讲也不适合此应用。

    在此选用直流电压源对发光二极管端进行供电,之后涉及到电压源大小的选择,像货币的面额一样电源不可能将每种大小的电源都设计出来,在实际应用中主要规格有3.3V,5V,12V,24V,48V直流电压源,由于二极管的导通压降已经有3.3V,有考虑到减少功耗,这里选择5V直流电压源。

    限流电阻阻值及其功率
    回路电流 i=10mA,发光二极管正向导通压降为3.3V,电压源为5V,可以得到限流电阻的阻值为170欧,功率为0.017W。

    5V直流电压源的获得
    这里选用LM7805稳压模块,发光二极管端的回路如下图所示
    发光二极管端的回路
    LM7805稳压模块参数:
    1. LM7805工作电流就是发光二极管的电流10mA
    2. 功率是(Vin-Vout)*i
    3. LM7805要求判断因素:1.工作电压 2.功率
    工作电压下图所示
    这里写图片描述
    在Vin上电压选取的范围是12-25伏之间,选取一般常用的电压12伏和24伏,以24伏计算LM7805功率为0.2W,可以保证工作时不发热,如果稳压模块的压差过大则使得功率较大而发热,可以采取散热处理,或者使用多个稳压模块,由多个稳压模块组成的电压源的工作电流还是负载电流。

    发光二极管回路的电源滤波
    电压源滤波处理:5V电源的电压有纹波,相当于将电容看成一个水缸,带有脉动的电压对电容充电,电压减少时由于电容可以补偿电压下降而造成的波动,从而减少脉动的纹波,通常该电容是电解电容,对于小电压源一般不会产生浪涌电压即dU/dt很大的情况,则不需要在电解电容边上接瓷片电容,去除浪涌。 对于电解电容的电容计算:C=IL/(∆U×f_充 ),之后的滤波电容计算是按照最初电源的频率计算,经过整流桥之后倍频,计算值加以一定余量。
    滤波电容如下图所示这里写图片描述

    这里写图片描述
    整流桥电源:
    整流桥作为电源输入时,对于含有大电容的滤波(且没有负载时)的整流桥正负极之间的电压有效值为1.414Uin,在滤波电容后接入负载时电容进行充放电使得电压有所下降。增加瓷片电容滤去浪涌电压(利用电容两端的电压不可突变的性质)保证后面电路的工作的安全性,一般为104瓷片电容即可。整流桥输出的直流电压为24V,输出整流桥的交流输入为AC16V,AC16V由220交流输入经变压后通过接线端子接入发管二极管驱动电路。
    主电路由下图所示
    这里写图片描述

    模块参数计算及其选型封装
    整流桥模块
    1. 整流桥二极管所能承受的反向电压(根号二倍 的电容电压)
    2. 整流桥每只二极管流过的平均电流
    限流电阻模块
    可选的封装形式是直插式和贴片式,对贴片式的封装也有不同类型对应着不同的功率,先确定电阻是直插式还是贴片式,最后根据功率选择对应的封装形式(留一定余量)。
    滤波电容模块
    滤波电容的C相当于水缸的底面积,Q相当于水的体积,U相当于水缸的高度,电容后的负载电路需要向电容抽取电流也就是抽取电荷(相当于水缸中的水),导致水缸高度U下降,同时电压源对电容充电补充水缸高度(条件是电压源电压在瞬态大于电容电压才能将电荷注入电容),故纹波的产生是必然的,但是可以通过高频充电和增大C减小纹波。如果没有滤波电容,脉动电压直接供给负载,会造成电压的不稳定,影响工作,滤波稳定了电压的同时间接保证电流的稳定。

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  • 发光二极管特性曲线发光二极管由一个PN结组成,所以具有正向导通,反向截止的特性。由于发光二极管的特性曲线非常陡,所以在设计电路时需要串联限流电阻。一般发光二极管的电流范围是十几mA~几十mA之间。由下图的...

    发光二极管特性曲线

    发光二极管由一个PN结组成,所以具有正向导通,反向截止的特性。由于发光二极管的特性曲线非常陡,所以在设计电路时需要串联限流电阻。一般发光二极管的电流范围是十几mA~几十mA之间。由下图的红色发光二极管(0805封装)特性曲线可以看出,当发光二极管两端的电压升高到1.7V左右开始导通,而且电流上升速度很快,所以必须设计限流电阻。

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    发光二极管电气参数

    以红色发光二极管为例,找到器件的电气参数表格,可以得出红色发光二极管整箱正向导通为25mA,正向导通电压为1.7V~2.4负,和特性曲线也是一致的。

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    发光二极管限流电阻选择

    由于红色发光二极管整箱正向导通为25mA,正向导通电压为1.7V~2.4负,和特性曲线也是一致的。如果电源是5V,发光二极管典型正向导通电压值2V计算,限流电阻的电压为为3V,如果要满足发光二极管的正向导通电流为25mA,则限流电阻阻值为120Ω。

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    发光二极管电路

    发光二极管串联限流电阻接电源。

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    发光二极管和数码管的关系

    数码管是由8个发光二极管组成,构成8字形,然后在表面贴上显示膜,就形成了数字8的显示效果。所以数码管的控制就是多个二极管有规律的进行控制就可以实现数字的显示。

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  • 因此它具有一般P-N结的I-V特性,即正向导通,反向截止、击穿特性等。发光二极管的正向压降约为1.5-3:OV,反向电压值有的还可达到100V,正向电流值一般在10-20mA,极限值可达30-50mA...
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  • 这种二极管通常的正向导通电压是 1.8V到 2.2V 之间,工作电流一般在 1mA~20mA 之间。其 中,当电流在 1mA~5mA 之间变化时,随着通过 LED 的电流越来越大,我们的肉眼会明显感觉到这个小灯越来越亮,而当电流从5mA....

    LED(light-emitting diode),即发光二极管,俗称 LED 小灯,它的种类很多,参数也不尽相同,我们板子上用的是普通的贴片发光二极管。这种二极管通常的正向导通电压是 1.8V到 2.2V 之间,工作电流一般在 1mA~20mA 之间。其 中,当电流在 1mA~5mA 之间变化时,随着通过 LED 的电流越来越大,我们的肉眼会明显感觉到这个小灯越来越亮,而当电流从5mA~20mA 之间变化时,我们看到的发光二极管的亮度变化就不是太明显了。当电流超过20mA 时,LED 就会有烧坏的危险了,电流越大,烧坏的也就越快。所以我们在使用过程中应该特别注意它在电流参数上的设计要求。

    那么下面我们来看一下这个发光二极管在开发板上的设计应用。首先来看图 2-3。

    图 2-3  USB 接口电路
    图 2-3  USB 接口电路


    图 2-3 是我们开发板上的 USB 接口电路,通过 USB 线,电脑给我们的开发板供电和下载程序以及实现电脑和开发板之间的通信。从图上可以看出,USB 座共有 6 个接口,其中 2脚和 3 脚是数据通信引脚,1 脚和 4 脚是电源引脚,1 脚是 VCC 正电源,4 脚是 GND 即地线。5 脚和 6 脚是外壳,我们直接接到了 GND 上,大家可以观察一下开发板上的这个 USB座的 6 个引脚。

    我们现在主要来看 1 脚 VCC 和 4 脚 GND。1 脚通过 F1(自恢复保险丝)接到右侧,在正常工作的情况下,保险丝可以直接看成导线,因此左右两边都是 USB 电源+5V,自恢复保险丝的作用是,当你后级电路哪个地方有发生短路的时候,保险丝会自动切断电路,保护开发板以及电脑的 USB 口,当电路正常后,保险丝会恢复畅通,正常工作。

    右侧有 2 条支路,第一条是在+5V 和 GND 接了一个 470uF 的电容,电容是隔离直流的,所以这条支路是没有电流的,电容的作用,我们下节课再介绍,这节课我们主要看第二条支路。我们把第二条支路摘取出来就是如图 2-4 这个样子。

    图 2-4  LED 小灯电路(一)
    图 2-4  LED 小灯电路(一)


    发光二极管是二极管中的一种,因此和普通二极管一样,这个二极管也有阴极和阳极,习惯上也称之为负极和正极。原理图里的 LED 画成这样方便在电路上观察,方向必须接对了才会有电流通过让 LED 小灯发光。刚才提到了我们接入的 VCC 电压是 5V,发光二极管自身压降大概是 2V,那么在右边 R34 这个电阻上承受的电压就是 3V。那么现在我们要求电流范围是 1~20mA 的话,就可以根据欧姆定律 R=U/I,把这个电阻的上限和下限值求出来。

    U=3V,当电流是 1mA 的时候,电阻值是 3K;当电流是 20mA 的时候,电阻值是 150欧,也就是 R34 的取值范围是 150~3K 欧姆。这个电阻值大小的变化,直接可以限制整条通路的电流的大小,因此这个电阻我们通常称之为“限流电阻”。在图 2-3 中,我们用的电阻是1K,这条支路电流的大小,我想大家可以轻松计算出来了,而这个发光二极管在这里的作用,是作为电源指示灯的,使用 USB 线将开发板和电脑连起来,这个灯就会亮了。

    同理,我们在板子后级开关控制的地方,又添加了一个 LED10 发光二极管,作用就是当我们打开开关时,这个二极管才会亮起,如图 2-5 所示。

    图 2-5  USB 供电电路
    图 2-5  USB 供电电路


    大家注意,这里的开关虽然只有一个,但是是 2 路的,2 路开关并联能更好的确保给后级提供更大的电流。电容 C19 和 C10,都是隔离断开直流的,作用我们下节课介绍,这里大家可以忽略。

    那么下面呢,我们把图 2-4 进行一下变化,把右侧的 GND 去掉,改成一个单片机的 IO口,如图 2-6 所示。

    图 2-6  LED 小灯电路(二)
    图 2-6  LED 小灯电路(二)


    图 2-4 由于电源从正极到负极有电压差,并且电路是导通的,所以就会有电流通过,LED小灯因为有了电流通过,所以就会直接发光。我们把右侧的原 GND 处接到单片机 P0.0 引脚上,那么如果我们单片机输出一个低电平,也就是跟 GND 一样的 0V 电压,就可以让 LED小灯和图 2-4 一样发光了。

    因为我们的单片机是可以编程控制的,我们可以让 P0.0 这个引脚输出一个高电平,就是跟 VCC 一样的 5V 电压,那么这个时候,左侧 VCC 电压和右侧的 P0.0 的电压是一致的,那就没有电压差,没有电压差就不会产生电流,没有电流 LED 小灯就不会亮,也就是会处于熄灭状态。下面,我们就用我们的编程软件来实现控制小灯的亮和灭。

    转载于:https://www.cnblogs.com/dyg540/p/3880296.html

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发光二极管的正向导通电压