揭秘三种 LED 驱动电路：运算放大器负反馈的关键作用

出处：网络整理发布于：2025-07-03 15:41:18 | 299 次阅读

在电子电路设计领域，LED 驱动电路的设计至关重要，而负反馈在中的应用更是其中的关键环节。本文将详细介绍恒流源和恒压源的概念，着重阐述它们在驱动 LED 时的优势，通过实例讲解三种 LED 驱动电路的设计，并深入解释负反馈在运算放大器中的作用及其对电流调节的影响。

恒流源与恒压源

恒流源是一种能够稳定输出特定电流值的电源。由于其内部阻抗相对于外部负载而言极大，输出的电流值不会随外部负载的变化而改变。当外部负载发生变化时，恒流源会自动调节输出电压，以确保输出电流的稳定。例如，在一些对电流稳定性要求极高的精密电子设备中，恒流源就发挥着不可或缺的作用。
电压源则是输出电压稳定的电源。其内部阻抗相对于负载非常小，输出的电压不会随外部负载的变化而波动。当外部电压发生变化时，电压源会通过调节输出电流来维持输出电压的稳定。在许多电子设备中，如手机充电器、电脑电源等，都广泛应用了电压源。

驱动 LED 电流源设计

采用电流源驱动 LED 主要有两个原因。其一，LED 的发光强度与电流强度直接相关，通过精确控制电流，可以实现对 LED 发光强度的精准调节。其二，使用电流源驱动能够使 LED 的工作状态更加稳定，减少因外部因素变化而导致的发光不稳定现象。

以下为您简单介绍几种驱动 LED 的电路：

电压源串联电阻驱动电路：这是最简单的驱动电路，由电压源串联一定阻值的电阻组成。以图中的 3.3V 引脚供电为例，所需串联电阻的阻值需要根据 LED 的工作参数来计算，包括 LED 工作的正向电压以及该电压下的导通电流。例如，一款红外 LED 在 100 度以内允许的电流为 20mA。

根据商家提供的规格书，在 20mA 电流下的顺向电压为 1.7V。接下来，我们可以使用公式R=(VCC?V1)/I来计算串联电阻的阻值，其中VCC为 3.3V、V1=1.7V、I=20mA，计算得出R=80欧姆。通常情况下，我们不会让 LED 工作在额定电流状态下。其工作过程为：当 LED 由于其他原因导致电流变大时，电阻R上的电压会增大，进而使 LED 上的分压降低，电流也随之减小。

线性稳压器驱动电路：使用线性稳压器作为电压源，在其输出端（OUT）和地（GND）之间并联一个电阻，然后与 LED 串联。其工作原理与第一种电路类似，都是通过电阻来调节电流，以实现对 LED 的稳定驱动。
压控电流源驱动电路：利用运算放大器和搭建而成。其中，R4是限流电阻，R41是采样电阻，三极管的作用是将负载电流和控制电流分开。由运算放大器的负反馈回路可知，运算放大器工作在线性区。判断负反馈的方法是：从运算放大器的输出端开始假设为 “+”，顺着回路走一圈，若回到输出端变为 “-”，则为负反馈调节；若仍为 “+”，则为正反馈调节。运算放大器工作在线性区时，可利用其 “虚短” 和 “虚断” 特性进行分析。由 “虚短” 可知U+=U?=R41上端电压，进而可以计算出电流I=U/R41。对于三极管，其作用是将负载电流和控制电流分开。假设U+=2V，三极管若要导通，基极电压需要达到2+0.7=2.7V，即运算放大器的输出电压。三极管的工作区域取决于负载情况。其工作流程为：当负载电流变小时，R41上的分压变小，U?减小，U+?U?增大，Ube变大，be处电阻可等效看作的内阻曲线，Rbe减小，工作电流变大，U?变大，电流随之增大。