可實(shí)現(xiàn)非線性光亮度控制的線性電位器
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作者：Stephan Goldstein,Analog Devices#BSD# Wilmington#B
時(shí)間：2005-09-09
來源：EDN電子設(shè)計(jì)技術(shù)
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人眼對光亮度很高的非線性響應(yīng)會(huì)給可調(diào)照明設(shè)計(jì)者帶來問題。簡單的硬件或軟件線性控制方法將大部分視在亮度變化壓縮到調(diào)整范圍的一個(gè)較小部分內(nèi)，因此需要有很強(qiáng)的非線性控制特性。這種非線性控制特性將亮度調(diào)整擴(kuò)展到一個(gè)較寬范圍內(nèi)，提供一種更為自然的感覺。本設(shè)計(jì)實(shí)例介紹如何用一個(gè)廉價(jià)線性電位器來開發(fā)一種令人滿意的硬件技術(shù)。在暗室實(shí)驗(yàn)中，由于有固定的屏障遮蔽安全燈，因此房間的一個(gè)角落很暗。利用從廢料箱中檢到的廢棄元件，您可以組裝一個(gè)簡單的紅色LED輔助安全燈，如果燈亮度可調(diào)，您還可以調(diào)整燈的亮度并減少打印紙生霧的風(fēng)險(xiǎn)。但這種情況下的實(shí)驗(yàn)缺少音帶密集度控制電位器，并可能需要買一個(gè)。
圖1示出了該技術(shù)的一種簡化版本。與二極管相連的晶體管Q1與一個(gè)AD589 1.235V參考IC1，在節(jié)點(diǎn)A上產(chǎn)生一個(gè)1.235V+VBE(Q1) 的參考電壓。連接于節(jié)點(diǎn)A與Q2發(fā)射極之間的線性電位器R2及電阻器R3，使Q2發(fā)射極與集電極電流按1.235V/(R2+R3) 規(guī)率變化。此關(guān)系并不十分精確，因?yàn)镼1與Q2的VBE電壓會(huì)隨著您調(diào)節(jié)電位器而略微變化，但實(shí)際上這種非線性（假如為非對數(shù)）特性工作得很好。
圖1示出了該技術(shù)的一種簡化版本。與二極管相連的晶體管Q1與一個(gè)AD589 1.235V參考IC1，在節(jié)點(diǎn)A上產(chǎn)生一個(gè)1.235V+VBE(Q1) 的參考電壓。連接于節(jié)點(diǎn)A與Q2發(fā)射極之間的線性電位器R2及電阻器R3，使Q2發(fā)射極與集電極電流按1.235V/(R2+R3) 規(guī)率變化。此關(guān)系并不十分精確，因?yàn)镼1與Q2的VBE電壓會(huì)隨著您調(diào)節(jié)電位器而略微變化，但實(shí)際上這種非線性（假如為非對數(shù)）特性工作得很好。
晶體管Q2的集電極電流會(huì)在R4兩端產(chǎn)生一個(gè)控制電壓，由于Q2總是在接近飽和狀態(tài)下工作，因此元件會(huì)將Q2的集電極－基極正向偏壓限制在可接受的200 mV上。當(dāng)您為了獲得最大亮度將R2設(shè)置在其最小阻值上時(shí)，電阻器R3會(huì)限制LED電流，而當(dāng)您將R2設(shè)置在其最大阻值上以獲取最小亮度時(shí)，則R1會(huì)限制通過IC1的電流。
在Q2集電極上產(chǎn)生的參考電壓，驅(qū)動(dòng)由一個(gè)AD8031滿擺幅運(yùn)放IC2、一個(gè)IRFD010低功耗MOSFET Q3、R5、R6及C2組成的標(biāo)準(zhǔn)集成伺服放大器。該伺服放大器將流過R5的電流設(shè)置為R4/R5乘以流過R4的電流。電阻器R7隔離Q3柵極電容以避免負(fù)載引起IC2不穩(wěn)定。一個(gè)12V直流塊為電路提供電源，并允許每串使用4個(gè)LED，每串LED兩端的總壓降約為8V。為避免電流擾亂并為每個(gè)串聯(lián)LED提供最大大約為20 mA的電流，電阻器R8通過R11將Q3的漏極電流一分為四，每個(gè)電阻器上的壓降為1V，以使Q3能支持3V的漏－源電壓及大約250mW的功耗。如果您增加LED的數(shù)量或電源電壓，則您可能需要用一個(gè)功耗更高的MOSFET來代替Q3。
在Q2集電極上產(chǎn)生的參考電壓，驅(qū)動(dòng)由一個(gè)AD8031滿擺幅運(yùn)放IC2、一個(gè)IRFD010低功耗MOSFET Q3、R5、R6及C2組成的標(biāo)準(zhǔn)集成伺服放大器。該伺服放大器將流過R5的電流設(shè)置為R4/R5乘以流過R4的電流。電阻器R7隔離Q3柵極電容以避免負(fù)載引起IC2不穩(wěn)定。一個(gè)12V直流塊為電路提供電源，并允許每串使用4個(gè)LED，每串LED兩端的總壓降約為8V。為避免電流擾亂并為每個(gè)串聯(lián)LED提供最大大約為20 mA的電流，電阻器R8通過R11將Q3的漏極電流一分為四，每個(gè)電阻器上的壓降為1V，以使Q3能支持3V的漏－源電壓及大約250mW的功耗。如果您增加LED的數(shù)量或電源電壓，則您可能需要用一個(gè)功耗更高的MOSFET來代替Q3。
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