一、LM317集成穩壓電路在LED顯示電路中的應用

　　三端可調型正電壓輸出穩壓電路LM317在LED顯示電路中可以替代LED顯示器的限流電阻，這種接法在驅動合適數目的LED時，具有獨特的優點

　　1、LED顯示器與LM317集成穩壓電路

　　發光二極管（簡寫為LED）具有體積小，抗沖擊和抗震性能好。可靠性高和壽命長等優點，可以在低電流下工作。而且損耗功率小，光輸出響應時間快，工作頻率高達100MHZ，作為顯示器件在數字儀表、數控裝置、計算機中具有廣泛的用途。LED由一個PN結組成，具有單向導電性，發光亮度與正向電流成正比，發光顏色與材料有關。單個LED壓降一般為112~215V，工作電流一般為幾個毫安到幾十個毫安，一般大電流LED（例如紅外線LED）工作電流可達70mA左右，型號不同，管壓降和工作電流各有不同。成品顯示器主要有顯示數字用的數碼管和顯示字母和符號的符號管，其中數碼管最為常用。數碼管種類和型號很多，組合結構有共陰極和共陽極兩種，共陽極需低電平驅動，共陰極需高電平驅動。

　　LM317系列集成穩壓電路（國產型號為CW317），輸出電壓可調范圍為1125~37V，輸出電流為0105~115A，工作溫度可分為-55~+150攝氏度、-25~+125攝氏度、0~+125攝氏度三類，電壓調整率的典型值為0.01%/V，負載調整率的典型值為0.1%。其內部含有過流、過熱和調整管安全工作區保護電路，具有安全可靠、應用方便和性能優良等特點。

　　LM317集成穩壓電路應用電路如圖1所示，圖中R1和R2組成了可調輸出的電阻網絡。為了能使電路中偏置電流和調整管漏電流被吸收，R1一般選120~300歐，輸出端與調整端Adj之間的基準電壓值Vref=1.25V，通過R1所釋的電流為5~10mA.輸入外接電容C1，有利于提高紋波抑制能力，輸出端外接　C0能消除振蕩，確保電路穩定工作。此時輸出電壓U0=1.25+{IAdj+1.25/R1}R2=1.25{1+R2/R1}+IAdjR2，IAdj一般為50uA，R2取較小值時，V0=1.25{1+R2/R1}。

　　2、問題的提出及用LM317替代多個限流電阻的顯示電路

　　顯示電路無論是共陽極結構還是共陰極結構，為了保證LED顯示亮度適中，又不損壞器件，在驅動電路和每個LED之間都需要加接限流電阻，限流電阻的大小由驅動電平、LED管壓、工作電流及電源電壓共同決定，當LED太多將造成電路復雜、制作麻煩，同時增加功耗。為了減少限流電阻的數目，靜態顯示一般采用一個數碼管共用一個限流電阻的方法，動態顯示采用同一段位共用一個限流電阻的方法。

圖2是使用8051串行口的靜態LED顯示電路，74LS164是串行輸入、并行輸出的移位寄存器，7408是驅動器。這種接法減少了限流電阻的數目，但會造成數碼管亮度不穩，甚至不夠亮，因為數碼管中LED的正向電壓為1.5~2V范圍，工作中如提供給數碼管的電壓低于2V，一般無實用價值。另外，數碼管中LED全亮和部分亮時，亮度不均，有可能造成LED上電流過大，損壞器件。為此，筆者經多次試驗證實，可以用LM317代替多個限流電阻。

圖3為LM317作為限流電阻驅動8位數碼管的電路接法，若將LM317加裝一塊散熱片，可驅動此8位數碼管長期可靠工作，并且在印制板上安裝非常方便。若考慮到LED管壓降為1.5~2V之間，穩壓電路穩定電壓應略大于2V，取2~2.2V，取R1=300歐，R2=200歐即可。此外還可以在R2兩端加接受單片機口線電平控制的三級管來導通和關閉LM317，以進一步降低電路功耗。

　　實際應用時還要考慮LM317與顯示器的匹配問題。LED數目太少，一是不經濟不實用，并且可能造成LED電流過大損壞顯示器。LED數目過多，將會造成LED工作電流過小，亮度太暗，甚至不顯示。實際應用時，一片LM317能驅動LED的多少應該根據LM317的輸出電流范圍和LED的工作電流范圍進行選擇，即所有LED管的工作電流之和應處在LM317的輸出電流范圍之內，并且留有余量，若是大電流LED還要考慮驅動電路的驅動能力。把LED管按一定的規則排成特定燈光矩陣，在單片機的控制下，可以顯示各種燈光圖案。同樣可以用LM317替代多個燈段的限流電阻，效果十分理想。圖4為燈光圖案控制電路結構示意圖，所需LM317片要與LED多少配合。LM317替代LED的限流電阻必須把LED組合中的陽極接在一起，驅動電路驅動陰極發光，也就是LM317作為限流電阻使用僅適用共陽極結構LED組合。

　　二、采用LM317構成的LED恒流源電路

　　本電路圖為一款利用LM317的LED恒流源電路圖。LED要恒流供電，不然容易老化損壞。可以用LM317，原理是利用317的啟探控電壓不變，再除電阻，就是恒流值。燈可以根據需求接多少個。改變R1可改變電流，電流=1.25/R1.電路如下圖所示。

　　三、使用LM317構成的LED恒流電路

　　LM317電壓調節器的派生器件包括正固定電壓輸出模塊（LM78××）和負電壓輸出模塊（LM79××），××表示輸出電壓，如LM7805為輸出+5V電壓和1A電流的電壓調節器。

　　圖2-11所示的電路稍做修改，就可以BK1005HS121-T用作驅動LED的恒流電路，使用LM317構成的LED恒流電路如圖2-11所示。

　　圖2-11使用LM317構成的LED恒流電路

　　如前所述，當LM317的OUT引腳與ADJ引腳的電壓差為1.25V時，LM317就能實現穩定電壓功能。在圖2-11所示的電路中，OUT引腳與ADJ引腳間接有電流檢測電阻R。流過R的電流將產生電壓降，使OUT引腳的電壓高于ADJ引腳，當這個壓差達到1.25V時，LM317的內部功率開關管就關斷，因此輸出電流不會繼續上升，而是會維持在使R上的壓降為1. 25V的水平上，從而實現穩定電流的功能。因而電流限制值可以用式（2-24）計算。

　　如圖所示，若電池電壓最低為30V，LED串總電壓為3.2×8-25. 6V，LED限流為350mA，則可算得R約為3.570/，此時LM317及電阻R的壓降為30 - 25.6—4.4V，功耗為4.4V×0.35A一1.54W，電路的效率為［（30×0.35） -1.54］÷（30×0.35）≈85%；同理，若電池電壓達到最高42V時，LM317及電阻R的壓降為42- 25.6 =16. 4V，可算得電路的效率為25.6÷42×100%～61%。由此可見，當輸入電壓與LED工作電壓相差較大時，線性穩壓器構成的恒流電路損耗較大。但由于采用線性集成穩壓器作為線性恒流源時恒流效果極好，在最低電壓到最高電壓的整個范圍內，其電流值幾乎不變，這是電阻限流方式絕對做不到的，也是開關型LED驅動電路很難實現的，故在輸入電壓波動不大的場合是一種最佳的選擇。