高效的LED車內(nèi)照明設(shè)備的實(shí)現(xiàn)方法
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圖１中LED電流由一電壓值( 13.5 V)決定，此電壓值不變，LED電流也隨之恒定。但如果此電壓值產(chǎn)生變化會(huì)怎樣呢？JFET恒流區(qū)域內(nèi)不只有一個(gè)供電電壓偏置點(diǎn)。緊接著線性區(qū)之后，隨著JFET的壓降增加，JFET漏極電流基本上進(jìn)入夾斷狀態(tài)，電流的變化率也驟然減小(電流曲線即時(shí)斜率或?qū)Ъ{減小)。因此JFET能夠在一個(gè)較寬的電池電壓變化范圍內(nèi)( 9.5 V到14.5 V)提供一個(gè)相當(dāng)可靠的恒定電流。
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與電阻相比，利用JFET的恒流區(qū)產(chǎn)生恒定電流能獲得更好的效果。針對單一偏置電流制造出的LED所擁有的導(dǎo)通電壓服從正態(tài)分布，在電源電壓為13.5 V時(shí)，為了使輸出的電流保持在30mA，必須要解決由LED導(dǎo)通電壓的偏差所帶來的壓降問題。此時(shí)如果想按照圖１電路正常使用LED，那恐怕需要安插大量電阻來補(bǔ)償電路中不同LED的不同正向電壓。看起來購買能覆蓋所有導(dǎo)通電壓范圍的LED(按照不同的導(dǎo)通電壓分類)有助于降低成本，但具有諷刺意義的是，這迫使用戶要儲(chǔ)存同等數(shù)量具有不同阻值的電阻。作為替代，如果使用圖5C中所示電路，恒流源或JFET將能夠忽略LED的導(dǎo)通電壓，從而直接提供某一特定值的穩(wěn)定電流。
圖6中所示的第三個(gè)區(qū)域是圖4區(qū)域中電壓達(dá)到40V之前的延續(xù)。在偏置情況下，在供電電壓從6V升至40V期間，由于元器件內(nèi)溝道的電場作用使得JFET電流曲線呈現(xiàn)出折回形態(tài)。在溝道電場作用下，載流子被趕出溝道，此方式可有效減小JFET上的電流與功率損耗。這種自保護(hù)功能使得JFET在遇到極大的電壓時(shí)也能正常為LED偏置提供恒流驅(qū)動(dòng)。
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到目前為止我們認(rèn)為最壞的情況是持續(xù)供應(yīng)18V電壓，然而雙倍電池供電電壓的情況也是存在的。車輛發(fā)電機(jī)/交流發(fā)電機(jī)甩負(fù)載時(shí)會(huì)產(chǎn)生大規(guī)模感應(yīng)瞬變現(xiàn)象，這種現(xiàn)象會(huì)持續(xù)數(shù)百毫秒，而且有時(shí)供電電壓會(huì)在一分鐘內(nèi)上升至26 V，有時(shí)會(huì)達(dá)到40V或更高。因此我們需要一個(gè)車輛負(fù)載保護(hù)方案。
圖7所示為40V以下BSR58的計(jì)算功率與它的理想恒流源功率，顯示出JFET電路的節(jié)電能力。30V壓降下190Ω電阻功率為4.7W，I_led為156mA。此類電流帶來功率耗損過度并會(huì)縮短LED使用壽命。
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使用JFET來為LED偏置提供電流已經(jīng)獲得廣泛認(rèn)同，如果有一個(gè)簡單的方法能夠調(diào)整Idss值的大小那就更好了。圖8a中電路就是通過并聯(lián)3個(gè)30mA JFET產(chǎn)生90mA LED偏置電流的。圖8b中，將JFET與一個(gè)2.7 kΩ電阻并聯(lián)，使之通過微調(diào)Idss電流，在最大20V電壓下也能提供一個(gè)相當(dāng)平穩(wěn)的恒定電流。圖8c所示JFET與一個(gè)200Ω電阻串聯(lián)，這個(gè)電阻的作用是減小Vgs電壓，以此達(dá)到減小Idss電流的目的。
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我們已經(jīng)看到，在許多汽車LED應(yīng)用中通過使用電阻偏置電路配以BSR58 JFET恒流源，為我們帶來很大方便。這種恒流源無論在低、中、高線路電壓下都能勝任。此外，我們可以通過增加電阻或附加并聯(lián)的JFET很容易地調(diào)整JFET供電電流大小。然而通過JFET使LED偏置所帶來的最大優(yōu)勢是，我們可以忽略為補(bǔ)償每個(gè)LED固有的導(dǎo)通電壓差異所必需的大范圍電阻阻值。
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