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LED亮度控制电路


这个项目, LED亮度控制电路 from 1976,显示了如何仅使用很少的组件来控制LED显示器的亮度级别。电路也不需要使用PWM模块。

这种简单的设计允许您轻松控制任何LED显示屏的亮度。它只使用很少的组件,并且不使用PWM来完成工作,因此如果您没有提供PWM模块,则可能很有用。唯一的缺点是亮度控制是手动并使用可变电阻。然而,有一点认为,如果需要,可以创建来自UC的电流。



LED亮度控制电路的执行摘要

用于(LED)显示的亮度控制电路或从直流电位源通电的可比电子显示器,其向显示元件提供周期性脉冲,显示亮度被控制为脉冲占空比的函数所以至于在相对宽范围的亮度水平上实现对显示器的均匀和连续控制,尤其延伸到下亮度区域中。

通过在给定频率上致动并且具有亮度控制设置的函数的占空比耦合到显示器的通电电流通过晶体管开关装置耦合到显示器。

LED亮度控制电路的背景

该设计涉及电子显示器和控制电路,用于控制这些显示器的光输出。在用于电子显示器的更常见类型的亮度控制电路中,提供给显示元件的电流被控制为从显示器所需的照明量的函数。

这通常通过调节激励电流流过的电阻,或通过调节通过发射器跟随电路施加的电源电压来完成的。

除了低效和浪费能量之外,这些控制形式还具有有限的范围,在该控制范围内,可以线性地控制照明并倾向于在低亮度下完全关闭。作为相关的物质,控制电路可能受到温度不稳定性的影响,并且在组件公差中过度变化,从而产生来自显示元件的非均匀照明。

LED亮度控制电路的概述

因此,设计的一个目的是提供一种用于LED和可比电子显示器的改进的亮度控制电路,其提供在宽范围的亮度水平上的显示元件的连续控制,特别是在低亮度区域中延伸。

该设计的另一个目的是提供一种亮度控制电路,其在各种亮度水平上从显示元件提供均匀的照明。

该设计的另一个目的是提供一种亮度控制电路,其具有相对简单的电路配置,并且可以廉价地构造。

该设计的另一个目的是提供一种亮度控制电路,其在大规模生产基础上高度可再现。

设计的这些和其他目的是根据设计的一个方面通过亮度控制电路来实现,用于控制从激励电位源到电子显示器的电流,所述电位源通过晶体管切换耦合的输出用于向显示元件提供近似恒定峰值电流的脉冲的装置。

控制晶体管开关装置,以便提供具有占空比的周期性的开/关操作,该操作变化以控制显示器的亮度。晶体管开关装置的操作被控制为从电容电荷 - 放电电路导出的近似恒定峰值电压的驱动信号的函数。

该电路包括电容器,该电容器通过串联连接的充电电路装置充电,该电容器包括亮度控制电阻器,该电容器包括亮度控制电阻,其用于确定所述电容器电压的初始电荷率,电容器是周期性和短路放电的通过放电晶体管。

在充电时间期间,使电容器电压超过给定阈值电压Vth,并且在放电期间,电容器电压减小朝向低于Vth的参考电平。

阈值电压检测晶体管,其输入通过电阻分压器电路耦合到电容器的输入及其耦合到晶体管开关装置的输入的输出响应电容器两端的电压,并在其输出时导出具有占空比的驱动信号取决于所述电容器电压高于和低于Vth的相对时间。因此,阈值电压感测晶体管通过精确开/关操作提供晶体管开关装置。

根据设计的另一方面,提供了电路装置,用于周期性地致动阈值电压检测晶体管,而不管电容器上的电压如何,以确保电容器电压不能在单个操作状态下连续地保持该晶体管。在放电期间减少低于Vth。


图1:是LED亮度控制电路的示意电路图

View larger image 这里.


LED亮度控制电路的描述

参考图1。图1所示的图中示出了用于LED或类似电子显示器的亮度控制电路的示意电路图,其包括通过晶体管开关装置2施加到LED显示器4的DC电位B1的源极。

晶体管开关装置2呈达林顿对的NPN转换器3和5的形式,与它们连接在一起的收集器,并在晶体管5的发射器中提供恒定的峰值电压输出,其中发射器跟随器构造LED显示屏4。

DC电位B2的第二源通过亮度控制电阻6施加,由串联电阻器8与固定电阻器10串联连接到充电 - 放电电容器12的一侧。用于晶体管切换的有效操作装置2,B2的电压大于B1的电压。电容器12的另一侧连接到地。

电阻器8的抽头具有连接到电阻器8和10的连接的一个固定端子,以及在极端最大和最小亮度位置之间选择性地定位在电阻器8的点处的可动触头。因此,电阻器8根据从显示器所需的亮度水平提供用于在电容器12上的电压开发电压的可变电阻。

NPN晶体管14与电容器12一起耦合,用于周期性放电电容器12.晶体管14的集电极连接到电容器12的一侧,并且其发射器连接到地。来自脉冲发生器16的脉冲系,其可以是传统形式的,通过第一区分电容器18耦合到晶体管14的基极。

响应于差异化脉冲列车的正尖峰,周期性地并完全打开晶体管14以用于放电电容器12。

电容器12的一侧也通过电阻器20耦合到另一NPN晶体管22的基部,该基座也通过电阻器23连接到地。该晶体管具有连接到地的发射器及其集电极通过电阻器24连接到源B2,并在晶体管3的基极处的达林顿对的输入。

当该电压超过由晶体管22的VEB建立的阈值水平时,晶体管22响应电容器12的电压变得完全导电,并且当电容器电压低于阈值水平时是非导电的。

晶体管22在其收集器处导出用于晶体管开关装置2的驱动信号,其具有恒定峰值电压并且具有占空比,该占空比是相对时间的电容器电压高于和低于阈值水平的函数。

LED显示器4示意性地表示为并联耦合的电流路径的矩阵,每个路径包括发光二极管26,固定电阻器28和开关30的串联连接。开关30用于简单起见作为机械部件。但是在实际实施例中,电阻器28和开关30通常通常结合在晶体管开关装置中。

二极管26使它们的阳极连接在一起。在接地处的具有一个终端的开关30通过传统的开关控制电路32选择性地操作,用于根据要显示的特定信息将LED电流路径的不同组合连接到电路中。

应注意,固定电阻器28具有相等的值,使得恒定峰值电流的脉冲被提供给连接到电路中的每个LED元件,而不管这种连接元件的数量如何。

具有耦合到脉冲发生器16的输出的一侧的第二差分电容器34及其另一侧耦合到晶体管22的基部,将差异化脉冲施加到所述晶体管。响应于分化脉冲的负极和正尖,使晶体管22分别周期性地关闭和接通,而不管电容器12上的电压如何。

特别重要的是在周期性地关闭晶体管22的负尖峰,确保显示器在低亮度的设置期间显示器不能完全关闭。

在考虑申请人的一个示例性实施例时'S设计,图1的电路。 1可以采用以下组件类型和组件值,该组件值由示例给出,而不是旨在限制设计:

______________________________________

晶体管3,5,14,22型2N3416

二极管26发光二极管

电阻7 2 MegoHM

10 4.7 K欧姆

20 390 K欧姆

23 100 K欧姆

24 27 K欧姆

28 300欧姆

电容器

12.05 MF.

18,34 470 PF

来源潜力

B1 6伏特

B2 27伏特

______________________________________

在图1的电路的操作中。如图1所示,电容器12通过亮度控制电阻器8和10从源B2充电。可动触头9沿电阻器8在最大和最小亮度位置之间设置以调节显示器的亮度水平。如将看到的,实际控制显示'通过控制施加到晶体管开关装置2的驱动信号的占空比来实现的光输出亮度。

改变触点9的位置调节用于对电容器12充电的RC时间常数,其主要由连接到电路的电阻器8的电阻量,电阻器10的电阻和电容器12的电容来确定。调整这一次常数,相应地调节电容器12上的电压的速率。使用电压积聚速率来控制用于切换装置2的驱动信号的占空比,如将更清楚地看到的。

通过晶体管14提供用于电容器12的放电路径。如前所述,从脉冲发生器16的分化脉冲的正尖峰充分地在晶体管14上短路,用于将放电路径插入电路中。这些正钉的图表在图2中示出。 2D。

充电电容器12的时间是正电压尖峰之间的时间,这是脉冲周期的峰值宽度较少。在所考虑的实施例中,脉冲周期方便地是1/60秒,尖峰宽度约为1/10毫秒。

电荷RC时间常数,其是在电容器上产生的电压的初始变化率的初始速率,可以从小于一个毫秒调节,这是充电时间的一小部分,诸如结束的电荷时间100毫秒。最佳操作的放电RC时间常数基本上小于1/10毫秒的尖峰宽度,以允许完全放电电容器12。


图2A:,用于LED亮度控制电路的操作波形

View larger image 这里.


当为最小亮度设定触点9时,其将最小量的电阻插入充电电路中,以最大初始变化率在电容器12上快速发展电压,如图2的电容器电压与时间曲线所示。 2a。可以看出,电容器电压快速构建到其最大值,并且在大多数充电时间期间保持该值。

相应地,随着触点9的设置被调整为连续更大的亮度,增加电阻以在连续降低的初始变化率下通过电容器12穿过电容器12的电压。无花果。图2B和图2B。图2C示出了用于所选介质和高亮度条件的电容器电压曲线,同时记住,可能存在许多其他亮度设置,每个亮度设置都有许多展示其自身电容电压曲线。

在图中。如图2B所示,电压在充电时间期间显影至大约一半的最大值,并且在图2中。 2C它发展到相对较低的值。从图画。在图2A,2B和2C中,可以看出,电容器12以对应于所选择的亮度设定的初始速率充电到所产生的电压,然后快速放电,在建立的情况下以循环方式进行充电放电操作。频率。

虽然在充电时间结束时在电容器上产生的电压是电压和充电时间的初始变化率的函数,但主要重要的是电路的操作是电压变化的初始速率和比率电压高于和低于建立的阈值水平Vth的时间。

在电容器12电压超过阈值电平Vth的时间内,晶体管22将导通。阈值电平Vth由晶体管22的VEB确定为电压乘以电阻器20和23,并且可以由等式表示:

在晶体管22的传导时,其收集电压减小,这将信号施加到晶体管3的基极。这导致开关装置2的晶体管是非导电的,从而防止LED显示屏的通电。相反,在时间期间电容器12电压低于阈值电平Vth,晶体管22关闭,并且其集电极电压增加以使开关装置2的晶体管导通,从而将激励电流施加到显示器4。

因此,电容器12电压低于Vth的时间与其高于Vth的时间的比率确定从晶体管22的集电极施加到开关装置2的晶体管3的基座的驱动信号的占空比。亮度显示器与占空比的大小直接相关。

在所考虑的操作中,VEB大约为0.6伏,Vth大约3伏,其通电条件下显示器4两端的电压约为6伏。

如图1中所示。如图2A所示,显示最小亮度条件的电容器电压曲线,电荷周期发起期间的电容器电压快速超过Vth,该电容器电压显示为等于约3伏,并且在电容器电压下降时仍然高于该水平直到放电时段precip。。在最佳操作中,电压降至零但是如将看到,它可能并不总是这样做。


图3A:,LED亮度控制电路的操作波形

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在随后的充电期间开始,它再次迅速增加到超过Vth。来自晶体管22的集电极输出的驱动信号的占空比对于该电路的该操作非常低,如图2中的脉冲A所示。 3A。脉冲E由于将通过差分电容器34施加到晶体管22的基极的负电压尖峰,该电路的附加特征如将讨论。

在图中。图2B示出了亮度的中等水平,电容器电压迅速升高并且需要更多的时间超过Vth。因此,驱动信号的占空比从预先考虑的那样增加,如图2中的脉冲B所示。 3B。参考图1。图2C示出了高亮度条件,电容器电压相对缓慢地升高以便在充电时段的后一部分中超过Vth。因此,这种类型操作中的驱动信号的占空比相对较高,如图2中的脉冲C所示。 3C。

如前所述,由于电路操作中不可避免的不可避免的不可避免的不可避免,用于最小和低亮度的条件,如图2所示。如图2A所示,在短排出时段期间,电容器电压可能不会完全放电,因此可以连续地保持在阈值Vth之上。如果发生这种情况,占空比将变为零,并且显示器完全关闭。

为了避免这种情况,通过电容器34形成的差异化脉冲的负尖峰在施加到晶体管22的基部,确保该晶体管将至少每循环短路关闭一次。这由图1和图2中的脉冲E示出。 3a和3b。由于该动作的简要性,对亮度控制的整体电路操作没有显着影响。

另外,可以理解,从电容器34的分化脉冲的正尖峰值在晶体管22的基座上同时进行晶体管14导通将在放电时段期间保持晶体管22的传导。这将略微减少每个亮度设置的占空比。然而,由于放电时段非常短,因此控制电路的整体操作不会受到该动作的显着影响。


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