CN216852442U - 一种光学分析仪器设备上驱动led的正弦调制电路 - Google Patents
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Abstract
一种光学分析仪器设备上驱动LED的正弦调制电路，包括：正弦波电压、转换电路结构、电压跟随器、旁路电容和发光二极管，正弦波电压与转换电路结构连接，电压跟随器与转换电路结构连接，旁路电容与转换电路结构和电压跟随器连接，发光二极管与转换电路结构和电压跟随器连接。其中，转换电路结构包括：R1电阻、R2电阻、R3电阻、R5电阻、C1电容、C2电容和功率运算放大器。本实用新型与传统技术相比，实现了降低总谐波失真，而且电路驱动多款的LED负载时不用调整电路硬件参数、同时电路的设计相对简单，用较低的成本实现了正弦波电流源驱动LED的功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子电路技术领域，具体涉及一种光学分析仪器设备上驱动LED的正弦调制电路。
背景技术
LED驱动目前比较常见的正弦调制电路驱动有2种形式：第一种由整流模块、相位检测模块、正弦波产生模块、恒流源模块和LED灯串组成。其原理由相位检测模块对线电压进行采样后，输出对应的相位信号至正弦波产生模块，然后通过正弦波模块产生所需的正弦波信号，最后正弦波信号控制恒流源模块调节流经LED的工作电流，使得此工作电流为一个与线电压同频同相的接近正弦波，从而降低总谐波失真，且不会存在LED灯串的发光闪烁问题。由于此原理采用整流模块、相位检测模块、正弦波产生模块、恒流源驱动模块和LED灯串，使用的元器件和模块较多，故而电路结构设计相对复杂，成本预算也比较昂贵等不足。
第二种电路由双运放(运放1和运放2)、N沟道MOS管、LED供电电源和LED灯珠组成。其原理由双运(运放1和运放2)放构成一个闭环反馈电路，其中一个运放1和电容构成积分电路，另外一个运放2和一些电容电阻构成电压采样电路，该采样电压经过运放2反馈给运放1并与基准电压比较，产生的控制电压对N沟道MOS管的栅源电压进行调节，然后控制流经采样电阻的电流，最终实现恒流控制LED。由于此原理需要外加电源和MOS管实现外扩电流，同时提供的基准电压是恒定不变的，也导致恒流源的电流值恒定而不可以修改电流值，从而只能驱动单一的LED做负载等缺点。
为了解决上述问题，我们做出了一系列改进。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种光学分析仪器设备上驱动LED的正弦调制电路，以克服现有技术所存在的上述缺点和不足。
一种光学分析仪器设备上驱动LED的正弦调制电路，包括：正弦波电压、转换电路结构、电压跟随器、旁路电容和发光二极管，所述正弦波电压与转换电路结构连接，所述电压跟随器与转换电路结构连接，所述旁路电容与转换电路结构和电压跟随器连接，所述发光二极管与转换电路结构和电压跟随器连接；
其中，所述转换电路结构包括：R1电阻、R2电阻、R3电阻、R5电阻、C1电容、C2电容和功率运算放大器，所述R1电阻和C1电容与正弦波电压连接，所述R1电阻和C1电容与功率运算放大器的正输入端连接，所述功率运算放大器与R5电阻连接，所述R3电阻和C2电容与功率运算放大器连接，所述R2电阻与R3电阻、C2电容和功率运算放大器连接，所述R5电阻一端与功率运算放大器连接，所述R5电阻另一端与发光二极管连接。
进一步，所述电压跟随器包括：R4电阻和精密运算放大器，所述R4电阻与精密运算放大器连接，所述R4电阻与R1电阻和C1电容连接。
进一步，所述旁路电容包括：C3电容、C4电容、C5电容和C6电容，所述C3电容和C4电容与功率运算放大器连接，所述C5电容和C6电容与精密运算放大器连接。
本实用新型的有益效果：
本实用新型与传统技术相比，实现了降低总谐波失真，而且电路驱动多款的LED负载时不用调整电路硬件参数、同时电路的设计相对简单，用较低的成本实现了正弦波电流源驱动LED的功能。
附图说明：
图1为本实用新型的结构示意图。
附图标记：
正弦波电压100、转换电路结构200、R1电阻210、R2电阻220、R3电阻230、R5电阻240、C1电容250、C2电容260和功率运算放大器270。
电压跟随器300、R4电阻310和精密运算放大器320。
旁路电容400、C3电容410、C4电容420、C5电容430、C6电容440和发光二极管500。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本实用新型作进步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本实用新型而非用于限定本实用新型的范围。
实施例1
图1为本实用新型的结构示意图。
如图1所示，一种光学分析仪器设备上驱动LED的正弦调制电路，包括：正弦波电压100、转换电路结构200、电压跟随器300、旁路电容400和发光二极管500，正弦波电压100与转换电路结构200连接，电压跟随器300与转换电路结构200连接，旁路电容400与转换电路结构200和电压跟随器300连接，发光二极管500与转换电路结构200和电压跟随器300连接；
其中，转换电路结构200包括：R1电阻210、R2电阻220、R3电阻230、R5电阻240、C1电容250、C2电容260和功率运算放大器270，R1电阻210和C1电容250与正弦波电压100连接，R1电阻210和C1电容250与功率运算放大器270的正输入端连接，功率运算放大器270与R5电阻240连接，R3电阻230和C2电容260与功率运算放大器270连接，R2电阻220与R3电阻230、C2电容260和功率运算放大器270连接，R5电阻240一端与功率运算放大器270连接，R5电阻240另一端与发光二极管500连接。
电压跟随器300包括：R4电阻310和精密运算放大器320，R4电阻310与精密运算放大器320连接，R4电阻310与R1电阻210和C1电容250连接。
旁路电容400包括：C3电容410、C4电容420、C5电容430和C6电容440，C3电容410和C4电容420与功率运算放大器270连接，C5电容430和C6电容440与精密运算放大器320连接。
本实用新型的工作原理是，单片机引脚输出正弦波电压100Vin，Vin<＝Vo1/2，为了防止正弦波电压100波形不发生畸变，该正弦波电压100包含有大于0V的偏置直流电压分量，使正弦波电压100的最低谷处的电压高于0V。包含有直流偏置的正弦波电压100通过R1电阻210和C1电容250输入到功率运算放大器270的正相输入端，经功率运算放大器270同相加法运算放大电路处理后输出正弦波电压100Vo1，VoL<＝Vo1<＝VoH，VoL和VoH分别是运算放大器的高输出电压和低输出电压，Vo1的值在其范围内运放才能输出不失真电压。由于该电路设计用到了正负反馈，有可能出现振荡现象，为了使电路设计稳定增加R3电阻230和小容值的C1电容250，C2电容260，其值约10pF左右。根据运放的“虚短”和“虚断”概念，电压值Vo1＝(1+R3/R2)*Vp1。输出的正弦波电压100Vo1经过R5电阻240后实现电压-电流转换形成恒定的电流源，电流方向通过R5电阻240由Vo1流向Vp2。
精密运算放大器320和R4电阻310构成电压跟随器300，正弦波电压100经过R5电阻240后将采集的电压VL输入到精密运算放大器320的正相输入端，其中|VL|<＝|Vo1|-R5*I。精密运算放大器320的正相输入端为Vp2。电压VL根据负载LED的导通电压不同而改变的，1.5V-3.6V的电压范围基本上包含了所有LED导通压降。根据运放的“虚短”和“虚断”概念，精密运算放大器320的输出电压Vo2＝Vp2，采集的电压通过电压跟随器300反馈到功率运算放大器270的正相输入端构成一个闭环的负反馈回路，则有
Vp1＝[Vin*R4/(R1+R4)]+[Vp2*R1/(R1+R4)]，恒定电流源的电流值I＝{(1+R3/R2)*[Vin*R4/(R1+R4)+Vp2*R1/(R1+R4)]-Vp2}/R5，当R1＝R2＝R3＝R4＝100K时，恒定电流源的电流值I＝Vin/R5。即恒定电流源的电流值I＝正弦波电压100Vin/R5。恒定电流源和恒定电压驱动负载LED相比的优势，恒定电流源驱动负载LED随时间变化，发光二极管500达到导通压降则PN节上的载流子随时间恒定不变，所以发光二极管500的发光强度会一直保持不变；但是恒定电压驱动负载LED随时间变化，发光二极管500发光强度会发生改变，最后选择恒定电流源驱动负载发光二极管500。本实用新型实现了降低总谐波失真，而且电路驱动多款的LED负载时不用调整电路硬件参数、同时电路的设计相对简单，用较低的成本实现了正弦波电流源驱动LED的功能。
以上对本实用新型的具体实施方式进行了说明，但本实用新型并不以此为限，只要不脱离本实用新型的宗旨，本实用新型还可以有各种变化。
Claims (3)
1.一种光学分析仪器设备上驱动LED的正弦调制电路，其特征在于，包括：正弦波电压(100)、转换电路结构(200)、电压跟随器(300)、旁路电容(400)和发光二极管(500)，所述正弦波电压(100)与转换电路结构(200)连接，所述电压跟随器(300)与转换电路结构(200)连接，所述旁路电容(400)与转换电路结构(200)和电压跟随器(300)连接，所述发光二极管(500)与转换电路结构(200)和电压跟随器(300)连接；
其中，所述转换电路结构(200)包括：R1电阻(210)、R2电阻(220)、R3电阻(230)、R5电阻(240)、C1电容(250)、C2电容(260)和功率运算放大器(270)，所述R1电阻(210)和C1电容(250)与正弦波电压(100)连接，所述R1电阻(210)和C1电容(250)与功率运算放大器(270)的正输入端连接，所述功率运算放大器(270)与R5电阻(240)连接，所述R3电阻(230)和C2电容(260)与功率运算放大器(270)连接，所述R2电阻(220)与R3电阻(230)、C2电容(260)和功率运算放大器(270)连接，所述R5电阻(240)一端与功率运算放大器(270)连接，所述R5电阻(240)另一端与发光二极管(500)连接。
2.根据权利要求1所述的一种光学分析仪器设备上驱动LED的正弦调制电路，其特征在于：所述电压跟随器(300)包括：R4电阻(310)和精密运算放大器(320)，所述R4电阻(310)与精密运算放大器(320)连接，所述R4电阻(310)与R1电阻(210)和C1电容(250)连接。
3.根据权利要求2所述的一种光学分析仪器设备上驱动LED的正弦调制电路，其特征在于：所述旁路电容(400)包括：C3电容(410)、C4电容(420)、C5电容(430)和C6电容(440)，所述C3电容(410)和C4电容(420)与功率运算放大器(270)连接，所述C5电容(430)和C6电容(440)与精密运算放大器(320)连接。
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| CN202123441870.7U CN216852442U (zh) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 一种光学分析仪器设备上驱动led的正弦调制电路 |
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| CN202123441870.7U Active CN216852442U (zh) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 一种光学分析仪器设备上驱动led的正弦调制电路 |
Country Status (1)
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2021
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