1 　L ED 显示器与LM317 集成稳压电路

发光二极管(简写为L ED) 具有体积小,抗冲击和抗震性能好. 可靠性高和寿命长等优点,可以在低电流下工作. 而且损耗功率小,光输出响应时间快,工作频率高达100 MHZ,作为显示器件在数字仪表、数控装置、计算机中具有广泛的用途. L ED 由一个PN 结组成,具有单向导电性,发光亮度与正向电流成正比,发光颜色与材料有关. 单个L ED 压降一般为112～215 V ,工作电流一般为几个毫安到几十个毫安,一般大电流L ED(例如红外线L ED) 工作电流可达70 mA 左右,型号不同,管压降和工作电流各有不同. 成品显示器主要有显示数字用的数码管和显示字母和符号的符号管,其中数码管最为常用. 数码管种类和型号很多,组合结构有共阴极和共阳极两种,共阳极需低电平驱动,共阴极需高电平驱动.
    LM317 系列集成稳压电路(国产型号为CW317) ,输出电压可调范围为1125～37V ,输出电流为0105～ 115A , 工作温度可分为- 55 ～ + 150 ℃、- 25 ～ +125 ℃、0～ + 125 ℃三类,电压调整率的典型值为0101 %/ V ,负载调整率的典型值为011 %. 其内部含有过流、过热和调整管安全工作区保护电路, 具有安全可靠、应用方便和性能优良等特点.
    LM317 集成稳压电路应用电路如图1 所示,图中R1 和R2 组成了可调输出的电阻网络. 为了能使电路中偏置电流和调整管漏电流被吸收, R1 一般选为120～300 Ω,输出端与调整端Adj 之间的基准电压值V ref = 1. 25 V ,通过R1 所释放的电流为5～10 mA. 输入外接电容C1 ,有利于提高纹波抑制能力, 输出端外接C0 能消除振荡,确保电路稳定工作. 此时输出电压U₀ = 1. 25 + { IA dj + 1. 25/ R1} R2 = 1. 25{ 1 + R2/ R1} + IA dj R2 , IA dj一般为50 μA , R2 取较小值时, V ₀≈1. 25{ 1 + R2/ R1} .

2 　问题的提出及用LM317 替代多个限流电阻的显示电路

    显示电路无论是共阳极结构还是共阴极结构,为了保证L ED 显示亮度适中,又不损坏器件,在驱动电路和每个L ED 之间都需要加接限流电阻,限流电阻的大小由驱动电平、L ED 管压、工作电流及电源电压共同决定,当L ED 太多将造成电路复杂、制作麻烦,同时增加功耗. 为了减少限流电阻的数目,静态显示一般采用一个数码管共用一个限流电阻的方法,动态显示采用同一段位共用一个限流电阻的方法. 图2 是使用8051 串行口的静态L ED 显示电路,74LS164 是串行输入、并行输出的移位寄存器,7408 是驱动器. 这种接法减少了限流电阻的数目,但会造成数码管亮度不稳,甚至不够亮,因为数码管中L ED 的正向电压为115～2V 范围,工作中如提供给数码管的电压低于2 V ,一般无实用价值. 另外,数码管中L ED 全亮和部分亮时,亮度不均,有可能造成L ED 上电流过大,损坏器件. 为此,笔者经多次试验证实,可以用LM317 代替多个限流电阻. 图3 为LM317 作为限流电阻驱动8 位数码管的电路接法,若将LM317 加装一块散热片,可驱动此8 位数码管长期可靠工作,并且在印制板上安装非常方便. 若考虑到L ED 管压降为115～2 V 之间,稳压电路稳定电压应略大于2 V ,取2～212 V ,取R1 = 300 Ω, R2 =200 Ω即可. 此外还可以在R2 两端加接受单片机口线电平控制的三级管来导通和关闭LM317 ,以进一步降低电路功耗.
    实际应用时还要考虑LM317 与显示器的匹配问题. L ED 数目太少,一是不经济不实用,并且可能造成L ED 电流过大损坏显示器. L ED 数目过多,将会造成L ED 工作电流过小,亮度太暗,甚至不显示. 实际应用时,一片LM317 能驱动L ED 的多少应该根据LM317 的输出电流范围和L ED 的工作电流范围进行选择,即所有L ED 管的工作电流之和应处在LM317 的输出电流范围之内,并且留有余量,若是大电流L ED 还要考虑驱动电路的驱动能力.
   把L ED 管按一定的规则排成特定灯光矩阵,在单片机的控制下,可以显示各种灯光图案. 同样可以用LM317 替代多个灯段的限流电阻,效果十分理想. 图4 为灯光图案控制电路结构示意图,所需LM317 片要与L ED 多少配合. LM317 替代L ED 的限流电阻必须把L ED 组合中的阳极接在一起,驱动电路驱动阴极发光,也就是LM317 作为限流电阻使用仅适用共阳极结构L ED 组合.

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