可实现非线性光亮度控制的线性电位器  2012/3/1

  可实现非线性光亮度控制的线性电位器人眼对光亮度很高的非线性响应会给可调照明设计者带来问题。简单的硬件或软件线性控制方法将大部分视在亮度变化压缩到调整范围的一个较小部分内,因此需要有很强的非线性控制特性。这种非线性控制特性将亮度调整扩展到一个较宽范围内,提供一种更为自然的感觉。本设计实例介绍如何用一个廉价线性电位器来开发一种令人满意的硬件技术。在暗室实验中,由于有固定的屏障遮蔽安全灯,因此房间的一个角落很暗。利用从废料箱中检到的废弃元件,您可以组装一个简单的红色LED辅助安全灯,如果灯亮度可调,您还可以调整灯的亮度并减少打印纸生雾的风险。但这种情况下的实验缺少音带密集度控制电位器,并可能需要买一个。
图1示出了该技术的一种简化版本。与二极管相连的晶体管Q₁与一个AD5891.235V参考IC1,在节点A上产生一个1.235V+V_BE(Q₁) 的参考电压。连接于节点A与Q₂发射极之间的线性电位器R₂及电阻器R₃,使Q₂发射极与集电极电流按1.235V/(R₂+R₃) 规率变化。此关系并不十分精确,因为Q₁与Q₂的V_BE电压会随着您调节电位器而略微变化,但实际上这种非线性（假如为非对数）特性工作得很好。

晶体管Q₂的集电极电流会在R4两端产生一个控制电压,由于Q₂总是在接近饱和状态下工作,因此元件会将Q₂的集电极－基极正向偏压限制在可接受的200 mV上。当您为了获得最大亮度将R₂设置在其最小阻值上时,电阻器R₃会限制LED电流,而当您将R₂设置在其最大阻值上以获取最小亮度时,则R₁会限制通过IC₁的电流。
在Q₂集电极上产生的参考电压,驱动由一个AD8031满摆幅运放IC₂、一个IRFD010低功耗MOSFETQ₃、R₅、R₆及C₂组成的标准集成伺服放大器。该伺服放大器将流过R5的电流设置为R4/R5乘以流过R4的电流。电阻器R₇隔离Q₃栅极电容以避免负载引起IC₂不稳定。一个12V直流块为电路提供电源,并允许每串使用4个LED,每串LED两端的总压降约为8V。为避免电流扰乱并为每个串联LED提供最大大约为20 mA的电流,电阻器R₈通过R₁₁将Q₃的漏极电流一分为四,每个电阻器上的压降为1V,以使Q₃能支持3V的漏－源电压及大约250mW的功耗。如果您增加LED的数量或电源电压,则您可能需要用一个功耗更高的MOSFET来代替Q₃。

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