一、LM317集成穩(wěn)壓電路在LED顯示電路中的應(yīng)用

　　三端可調(diào)型正電壓輸出穩(wěn)壓電路LM317在LED顯示電路中可以替代LED顯示器的限流電阻，這種接法在驅(qū)動合適數(shù)目的LED時，具有獨特的優(yōu)點

　　1、LED顯示器與LM317集成穩(wěn)壓電路

　　發(fā)光二極管（簡寫為LED）具有體積小，抗沖擊和抗震性能好?？煽啃愿吆蛪勖L等優(yōu)點，可以在低電流下工作。而且損耗功率小，光輸出響應(yīng)時間快，工作頻率高達100MHZ，作為顯示器件在數(shù)字儀表、數(shù)控裝置、計算機中具有廣泛的用途。LED由一個PN結(jié)組成，具有單向?qū)щ娦?，發(fā)光亮度與正向電流成正比，發(fā)光顏色與材料有關(guān)。單個LED壓降一般為112~215V，工作電流一般為幾個毫安到幾十個毫安，一般大電流LED（例如紅外線LED）工作電流可達70mA左右，型號不同，管壓降和工作電流各有不同。成品顯示器主要有顯示數(shù)字用的數(shù)碼管和顯示字母和符號的符號管，其中數(shù)碼管最為常用。數(shù)碼管種類和型號很多，組合結(jié)構(gòu)有共陰極和共陽極兩種，共陽極需低電平驅(qū)動，共陰極需高電平驅(qū)動。

　　LM317系列集成穩(wěn)壓電路（國產(chǎn)型號為CW317），輸出電壓可調(diào)范圍為1125~37V，輸出電流為0105~115A，工作溫度可分為-55~+150攝氏度、-25~+125攝氏度、0~+125攝氏度三類，電壓調(diào)整率的典型值為0.01%/V，負載調(diào)整率的典型值為0.1%。其內(nèi)部含有過流、過熱和調(diào)整管安全工作區(qū)保護電路，具有安全可靠、應(yīng)用方便和性能優(yōu)良等特點。

　　LM317集成穩(wěn)壓電路應(yīng)用電路如圖1所示，圖中R1和R2組成了可調(diào)輸出的電阻網(wǎng)絡(luò)。為了能使電路中偏置電流和調(diào)整管漏電流被吸收，R1一般選120~300歐，輸出端與調(diào)整端Adj之間的基準電壓值Vref=1.25V，通過R1所釋的電流為5~10mA.輸入外接電容C1，有利于提高紋波抑制能力，輸出端外接　C0能消除振蕩，確保電路穩(wěn)定工作。此時輸出電壓U0=1.25+{IAdj+1.25/R1}R2=1.25{1+R2/R1}+IAdjR2，IAdj一般為50uA，R2取較小值時，V0=1.25{1+R2/R1}。

　　2、問題的提出及用LM317替代多個限流電阻的顯示電路

　　顯示電路無論是共陽極結(jié)構(gòu)還是共陰極結(jié)構(gòu)，為了保證LED顯示亮度適中，又不損壞器件，在驅(qū)動電路和每個LED之間都需要加接限流電阻，限流電阻的大小由驅(qū)動電平、LED管壓、工作電流及電源電壓共同決定，當LED太多將造成電路復(fù)雜、制作麻煩，同時增加功耗。為了減少限流電阻的數(shù)目，靜態(tài)顯示一般采用一個數(shù)碼管共用一個限流電阻的方法，動態(tài)顯示采用同一段位共用一個限流電阻的方法。

圖2是使用8051串行口的靜態(tài)LED顯示電路，74LS164是串行輸入、并行輸出的移位寄存器，7408是驅(qū)動器。這種接法減少了限流電阻的數(shù)目，但會造成數(shù)碼管亮度不穩(wěn)，甚至不夠亮，因為數(shù)碼管中LED的正向電壓為1.5~2V范圍，工作中如提供給數(shù)碼管的電壓低于2V，一般無實用價值。另外，數(shù)碼管中LED全亮和部分亮?xí)r，亮度不均，有可能造成LED上電流過大，損壞器件。為此，筆者經(jīng)多次試驗證實，可以用LM317代替多個限流電阻。

圖3為LM317作為限流電阻驅(qū)動8位數(shù)碼管的電路接法，若將LM317加裝一塊散熱片，可驅(qū)動此8位數(shù)碼管長期可靠工作，并且在印制板上安裝非常方便。若考慮到LED管壓降為1.5~2V之間，穩(wěn)壓電路穩(wěn)定電壓應(yīng)略大于2V，取2~2.2V，取R1=300歐，R2=200歐即可。此外還可以在R2兩端加接受單片機口線電平控制的三級管來導(dǎo)通和關(guān)閉LM317，以進一步降低電路功耗。

　　實際應(yīng)用時還要考慮LM317與顯示器的匹配問題。LED數(shù)目太少，一是不經(jīng)濟不實用，并且可能造成LED電流過大損壞顯示器。LED數(shù)目過多，將會造成LED工作電流過小，亮度太暗，甚至不顯示。實際應(yīng)用時，一片LM317能驅(qū)動LED的多少應(yīng)該根據(jù)LM317的輸出電流范圍和LED的工作電流范圍進行選擇，即所有LED管的工作電流之和應(yīng)處在LM317的輸出電流范圍之內(nèi)，并且留有余量，若是大電流LED還要考慮驅(qū)動電路的驅(qū)動能力。把LED管按一定的規(guī)則排成特定燈光矩陣，在單片機的控制下，可以顯示各種燈光圖案。同樣可以用LM317替代多個燈段的限流電阻，效果十分理想。圖4為燈光圖案控制電路結(jié)構(gòu)示意圖，所需LM317片要與LED多少配合。LM317替代LED的限流電阻必須把LED組合中的陽極接在一起，驅(qū)動電路驅(qū)動陰極發(fā)光，也就是LM317作為限流電阻使用僅適用共陽極結(jié)構(gòu)LED組合。

　　二、采用LM317構(gòu)成的LED恒流源電路

　　本電路圖為一款利用LM317的LED恒流源電路圖。LED要恒流供電，不然容易老化損壞?？梢杂肔M317，原理是利用317的啟探控電壓不變，再除電阻，就是恒流值。燈可以根據(jù)需求接多少個。改變R1可改變電流，電流=1.25/R1.電路如下圖所示。

　　三、使用LM317構(gòu)成的LED恒流電路

　　LM317電壓調(diào)節(jié)器的派生器件包括正固定電壓輸出模塊（LM78××）和負電壓輸出模塊（LM79××），××表示輸出電壓，如LM7805為輸出+5V電壓和1A電流的電壓調(diào)節(jié)器。

　　圖2-11所示的電路稍做修改，就可以BK1005HS121-T用作驅(qū)動LED的恒流電路，使用LM317構(gòu)成的LED恒流電路如圖2-11所示。

　　圖2-11使用LM317構(gòu)成的LED恒流電路

　　如前所述，當LM317的OUT引腳與ADJ引腳的電壓差為1.25V時，LM317就能實現(xiàn)穩(wěn)定電壓功能。在圖2-11所示的電路中，OUT引腳與ADJ引腳間接有電流檢測電阻R。流過R的電流將產(chǎn)生電壓降，使OUT引腳的電壓高于ADJ引腳，當這個壓差達到1.25V時，LM317的內(nèi)部功率開關(guān)管就關(guān)斷，因此輸出電流不會繼續(xù)上升，而是會維持在使R上的壓降為1. 25V的水平上，從而實現(xiàn)穩(wěn)定電流的功能。因而電流限制值可以用式（2-24）計算。

　　如圖所示，若電池電壓最低為30V，LED串總電壓為3.2×8-25. 6V，LED限流為350mA，則可算得R約為3.570/，此時LM317及電阻R的壓降為30 - 25.6—4.4V，功耗為4.4V×0.35A一1.54W，電路的效率為［（30×0.35） -1.54］÷（30×0.35）≈85%；同理，若電池電壓達到最高42V時，LM317及電阻R的壓降為42- 25.6 =16. 4V，可算得電路的效率為25.6÷42×100%～61%。由此可見，當輸入電壓與LED工作電壓相差較大時，線性穩(wěn)壓器構(gòu)成的恒流電路損耗較大。但由于采用線性集成穩(wěn)壓器作為線性恒流源時恒流效果極好，在最低電壓到最高電壓的整個范圍內(nèi)，其電流值幾乎不變，這是電阻限流方式絕對做不到的，也是開關(guān)型LED驅(qū)動電路很難實現(xiàn)的，故在輸入電壓波動不大的場合是一種最佳的選擇。