[实用新型]驱动多路发光二极管的镜像比例恒流源电路

说明书

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，特别涉及一种驱动多路发光二极管的镜像比例恒流源电路。

背景技术

众所周知，卤钨灯是光谱仪上应用最多的一种光源，它的主要优点是其辐射的光谱可以覆盖整个可见至近红外区域，并且是连续光谱，这为色散型和傅立叶变换型近红外光谱仪实现连续扫描，得到比较高的分辨率提供了可能。但是卤钨灯作为光源也有着诸多缺点，如功耗太大，发热量高，使用寿命短，光学元器件与卤钨灯间需要有效的隔热、散热装置等等，因此，它不适合作为便携式仪器的光源使用。

发光二极管(LED)是一种新型半导体发光器件，它直接将电能转换为光能，可以辐射出紫外、可见和近红外区域的光。与卤钨灯相比，其主要优点是驱动电压低、功耗低、响应速度快(纳秒级)、辐射功率大、使用寿命长(理论使用寿命10万小时以上)、便于电路调制、耐振动、耐冲击、无污染、绿色环保等，因此它的用途越来越广泛。作为一种新型光源，它单色性好、带宽窄，可用作分析仪器的特殊光源，在光谱分析领域用途也越来越多。

对于一个确定的发光二极管，它所发出的光的中心波长和光谱带宽是确定的，其带宽一般为几十纳米。将多个相邻波长的发光二极管组合，即可得到在确定范围内的连续波长的光源。由于每个发光二极管的发光强度在一定的波长范围内可以调节得基本一致，从而消除了像其它光源存在的非线性问题。

作为仪器专用光源，对其发光稳定性提出了严格的要求。发光二极管的驱动方式分为电压驱动和电流驱动。电压驱动方式就是采用直流电压驱动发光二极管和限流电阻。电压驱动方式的优点是可以方便地驱动多路发光二极管工作，但其缺点则是当驱动电路的电源产生波动时，常常会引起驱动发光二极管的直流电压的波动，使得发光二极管本身的正向电压Vf值产生变化，进而引起流经发光二极管的电流的波动，从而导致其发光强度产生很大变化，严重影响仪器性能。另外，限流电阻在工作过程中本身也要消耗较大的功率，浪费能源，如果限流电阻发热过高，还会造成安全隐患。因此，用电压驱动发光二极管可靠性也比较差；电流驱动方式就是采用恒流电路驱动发光二极管。由于发光二极管是电流驱动型器件，发光二极管恒流驱动时，即使发光二极管本身的正向电压Vf值产生变化，或者环境温度、发光二极管温度变化或电源电压波动，发光二极管本身的工作状态保持不变，发光二极管的发光强度就可以维持在恒定的水平，所以理想情况下应该采用恒流方式驱动发光二极管。不过，电流驱动方式一般仅仅适用于单路发光二极管的驱动。目前尚没有能够同时以电流方式驱动多路发光二极管的、各路驱动电流能够单独调节的、结构相对简单的、成本比较廉价的恒流源电路。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服背景技术的缺点，提供一种驱动多路发光二极管的镜像比例恒流源电路，作为仪器专用光源，能同时以电流方式驱动多路发光二极管、各路驱动电流能单独调节；并达到结构简单、成本低、发光二极管发光强度稳定的目的。

本实用新型的技术方案是：

一种驱动多路发光二极管的镜像比例恒流源电路，包括基准电压发生电路、低通滤波电路、V/I₀转换电路、多路镜像比例恒流源电路及开关控制电路。基准电压发生电路可以是精密基准电压芯片，也可以是数模转换器。由上述器件或电路产生的精密电压信号输入至V/I₀转换电路的运算放大器A1的同相输入端。V/I₀转换单元的核心器件是精密运算放大器A1，在运算放大器A1的输出端驱动电流扩展器件第一晶体管Q1的基极，运算放大器A1的反相输入端经一个平衡电阻接至多路比例恒流源的输入取样电阻一端，取样电阻的另一端接开关控制电路中第四晶体管Q4的集电极，在取样电阻两端施加一个可以调节的精密电压信号。改变该电压信号的大小，即可改变镜像比例恒流源的基准输入电流。

镜像比例恒流源的输入级第三晶体管Q3被嵌入到运算放大器A1的反馈环内，使得因温度变化产生的三个晶体管的发射结电压的变化被负反馈加以消除，从而使镜像比例恒流源的输入级获得一个大小可调节的恒定的电流，并且镜像比例恒流源输出的各路电流分别与输入的基准电流I₀成比例，比例系数则由各晶体管发射极串入的比例电阻的大小决定。镜像比例恒流源的多路输出级可以分别驱动单个发光二极管负载或串联的发光二极管负载。多路镜像比例恒流源(包括基准电流源)可由开关控制电路进行操作，该开关控制电路可控制多路发光二极管的同时亮灭。