3 恒流源电路
3.1 硬件设计
以驱动4个LED的恒流源为例.说明恒流源的硬件设计和工作原理,如图2所示。该恒流源电路主要由电源基准MAX6126、三极管VQ1、电阻R1和模拟开关MAX4066组成。其工作原理是,具有电压反馈功能的MAX6126通过OUTS端实时对采样电阻R1两端的电压采样,并反馈到其内部,根据采集到的电压值相应调节稳压器的OUTF端输出电压,同时利用三极管VQ1平坦的输出特性,保证输出电流的稳定。电阻R1根据所需的驱动电流大小和0UTF端的输出电压确定。4个LED光源分别为LEDl、LED2、LED3和LED4,每个光源的典型工作电流约20mA,4个LED的正极与Vcc相连,LED的负极分别与模拟开关MAX4066的4个通道相连,MAX4066通道的另一端与三极管VQ1的集电极相连,Vcc为+5 V电压。数字信号控制MAX4066的每个通道的通断,实现对每个LED的选通。该恒流源的驱动电流大小为:Iout=Vout/R1
3.2 实验结果
根据恒流源电路原理图搭建电路,通过检测LED光源发光强度验证恒流源电路的稳定性。Ul选择型号为MAX6l2682l的电压基准,输出电压为2.048 V:U2选择Maxim公司的低电压、4路、SPST、CMOS模拟开关MAX4066,该器件5 V供电,最大工作电流30 mA;C1为0.1μF的独石电容;VQ1为2N3904型的三极管;R1为150 Ω的高精密电阻;光源分别为红、黄、绿和近红外4种LED,Vcc为+5 V。模拟开关的通断由单片机控制,LED发射的光由光电检测电路检测,并由单片机系统对检测到的电压值进行采集,A/D转换为12位。4个LED轮流发光,并依次采集代表光强的电压值,每10 min采集一次,共采集20次。如图3所示。
图3是检测得到的代表LED发光强度的电压值,每个LED共有20个数据,整个采集过程共耗时200 min。检测得到的LEDl发光强度的标准差为0.004 V,LED2为O.002 V,LED3为0.014 V,LED4为0.008 V。因此,在长时间内LED光源发光强度仍能够保持稳定,该恒流源具有很好的稳定性。
3.3 设计中应注意的问题
绘制电路板时.MAX6126的I.C.*引脚与外界不连接,悬空;为了减小仪器功耗,R1的阻值和MAX6126的基准电压应尽量小;选择R1时,应根据所选模拟开关的特性确定R1的最小值。例如,模拟开关MAX4066所承受的最大电流为30 mA,当MAX6126基准电压为2.048 V时,应保证阻值不小于70Ω;模拟开关的选择应根据具体的LED的数据来选择模拟开关的通道数,应尽量选择导通电阻小、最大电流大的模拟开关,但对于驱动一般的LED光源,MAX4066能够满足要求。
4 结语
MAX6126所特有的曲率矫正功能,以及超低噪声、高精度、低压差等特点,使基于MAX6126的恒流源无论是在稳定性,还是功耗上都取得了比较理想的效果。针对物质分析仪器所开发的恒流源,具有电路简单、稳定性高的优点,对提高仪器的精度起到了很重要的作用。