使用运算放大器驱动LED 照明中的注意事项

在晚上开车时， LED 车头灯能够照亮我们的前路。在幕后，帮助确保我的车头灯正常工作的是一个通常很小但很重要的设备——运算放大器（op amp）。在这篇文章中，我将介绍为外部照明应用选择运算放大器时要考虑的关键参数。

在深入研究运算放大器之前，让我们总结一下 LED 照明的工作原理。LED 的电流是照明系统的主要考虑因素，因为它控制着光的亮度和强度。LED 实际上以高于 200Hz 的频率发出调制光——人眼将其平均化。

由于 LED 电流控制光的亮度和强度，因此运算放大器通常用作电流检测器，以帮助控制进入 LED 的电流。脉宽调制 (PWM) 信号中的高电流峰值可能会超过 LED 的指定电流水平并对其寿命产生负面影响。下面的图 1 显示了 LED 前灯的整体系统框图以及运算放大器在应用中的使用位置。

图 1：LED 前照灯照明的高级系统框图

要选择合适的运算放大器作为电流检测，它应该具备：

· 低失调电压 (Vos) 可提高 LED 电流输出的精度

· 低温度漂移，帮助系统在各种温度范围内实现恒定的亮度。

· 如果运算放大器直接连接到 LED（而不是连接到缓冲器或晶体管），则具有高输出电流能力（在某些情况下）可驱动 LED。

· 轨到轨功能可最大限度地提高信号输入和输出，并避免削波。

由于成本在这些系统中始终是一个重要因素，因此 TI 提供了多种适用于外部照明应用的运算放大器，例如TLC2272A-Q1或TLV2372-Q1。

TLC2272和TLC2274是来自德州仪器的双和四倍运算放大器。在单电源或分电源应用中，这两种设备都具有轨到轨输出性能，可增加动态范围。TLC227x系列提供了2 MHz的带宽和3 V/μs的旋转速率为高速应用程序。与现有的CMOS运算放大器相比，这些器件提供了相当的交流性能，同时具有更好的噪声、输入偏置电压和功耗。TLC227x的噪声电压为9 nV/√Hz，比竞争解决方案低两倍。

TLC227x系列器件表现出高输入阻抗和低噪声，非常适合高阻抗源(如压电换能器)的小信号调理。由于微功耗水平，这些器件在手持监测和遥感应用中工作良好。此外，轨到轨输出特性，单或分路电源，使该系列在与模数转换器(adc)接口时成为一个很好的选择。对于精密应用，TLC227xA系列可提供950 μV的最大输入偏置电压。这一科在5v和±5v时具有充分的特征。

TLC227x也在标准设计上对TLC27x进行了很大的升级。它们提供了更大的输出动态范围，更低的噪声电压和更低的输入偏置电压。这个增强的特性集允许它们在更广泛的应用程序中使用。

ITLC227x设备温度等级:-40℃~ 125℃环境工作温度范围

设备HBM ESD分级2级

设备CDM ESD分级C6级

输出摆动包括两个供应轨

低噪音:9 nV/√Hz f = 1 kHz时的典型噪音

低输入偏置电流:1 pA典型

完全指定的单电源和分电源操作

共模输入电压范围包括负轨

高增益带宽:2.2 MHz典型

高转换速率:3.6 V/μs典型

低输入偏置电压950 μV在TA = 25°C时最大

对于更高分辨率的需求，OPA365-Q1是另一种选择，因为它具有宽带宽、极低的失调和轨到轨输出 (RRO) 特性。

OPAx365 零交叉系列轨至轨高性能 CMOS 运算放大器针对超低电压单电源应用进行了 优化。轨至轨输入或输出、低噪声 (4.5nV/√Hz) 和高速运行（50MHz 增益带宽）使得这些器件非常适合驱动采样模数转换器 (ADC)。应用 包括音频、信号调节和传感器放大。OPA365 系列运算放大器也非常适合手机功率放大器控制环路。

特殊 特性， 包括出色的共模抑制比 (CMRR)、无输入级交叉失真、高输入阻抗和轨至轨输入和输出摆幅。输入共模范围同时包括正负电源。输出电压摆幅在电源轨的 10mV 以内。

· 增益带宽：50MHz

· 零交叉失真拓扑：

· 出色的 THD+N：0.0004%

· CMRR：100dB（最小值）

· 轨至轨输入和输出

· 输入超出电源轨 100mV

· 低噪声：100kHz 时为 4.5nV/√Hz

· 压摆率：25V/µs

· 快速趋稳：0.3µs 至 0.01%

由于太阳开始落山较早，当我们打开车头灯并驱车回家时，请不要忘记这些运算放大器。