最基本的

从端口驱动LED的标准连接如图1所示。负载通常是单个LED，但也可以是串联的双LED，如图所示，具体取决于LED的选择和电源电压。串联电阻R1是限制通过LED的电流所必需的。通过LED驱动电流I(PORT)所需的电阻R1的值可以用公式计算:

R1或R2 = (V+ - V(PORT) - V(LED)) / I(PORT)欧姆

其中V+是I/O扩展器和LED供电电压
V(LED)是在所需负载电流下LED(s)的电压降(红色LED通常在1.8V至2.4V范围内，蓝色，白色和高效绿色LED通常在3V至4.2V范围内)
V(PORT)是在降低所需负载电流时穿过输出端口的压降(例如，MAX7310在20mA时为0.25V)

LED电流将随电源电压和LED正向电压而变化。电阻初始精度和温度系数，加上端口输出电压随温度和电源电压的任何变化，也将发挥作用。如果一致的LED电流很重要，请确保电阻R1上的压降与电源和LED的总电压差相比是高的。例如，考虑这样一种情况，我们需要通过正向电压为2V±0.2V的红色LED驱动标称20mA。我们有3.3V±5%或5V±5%的电源选择，以及5V I(2)C总线。MAX7310将工作在带有5V I(2)C总线的电源上，因为它的I(2)C接口是过压保护的。当下沉20mA时，MAX7310端口将下降0.2V±0.1V。

使用典型值，R1的值计算为(5 - 2 - 0.2)/0.02 = 140欧姆对于5V供电情况，(3.3 - 2 - 0.2)/0.02 = 55欧姆对于3.3 v供电情况。使用R1的这些精确值，则5V情况下公差极值下的实际电流变化将为±3.9mA(变化19.5%)，3.3V情况下为±8.5mA(变化±42%)。显然3.3V解决方案比5V解决方案具有更宽的电流变化。然而，5V解决方案在限流电阻中耗散更多的功率。如果这个电流变化太大，考虑使用恒流(内部电流限制)输出的端口扩展器，如MAX6956和MAX6957，或使用如图7至12所示的技术，使用外部晶体管来更准确地控制电流。

另一种标准LED连接如图2所示，在这种情况下，端口是输入电流而不是下沉电流。通常，图1的“接收”驱动器比图2的“源”驱动器更受欢迎，因为大多数端口(和逻辑输出)可以接收比它们可以输入的更多的电流。同样，在相同的电流下，源电流fet的驱动器压降通常比源电流fet的驱动器压降高。图2电路确实具有LED冷端接地的优点，通常会稍微简化PCB布局。此外，真正的逻辑操作(高输出灯的LED)可以简化软件实现。

请注意，图1和图2电路中led的冷端连接到一个端口扩展电源引脚，V+或GND。CMOS驱动器推挽输出结构内的保护二极管不允许连接到电源范围外的电压的负载。但是，可以将图1电路中的LED连接到较低的电压，例如3.3V，而不是5V端口扩展电源。这将节省一些耗散在电阻R1上的功率，但增加了LED电流的变化，因为电源和其他公差，如前所述。

并联驱动led

多个led可以并联驱动，以共享来自单个输出的电流(图3)。如果led的正向电压不匹配，“镇流器”电阻R3和R4有助于led之间的电流平衡。在许多情况下，相同类型和制造商的现代led匹配得足够好，电阻可以忽略不计强度不匹配。与串联驱动相比，并联驱动LED降低了所需的驱动电压，减少了每个LED可用的驱动电流。

想要更多的LED电流?使用更多端口

如果需要的负载电流大于一个端口的可用电流，则可以采用线或并联方式并联多个端口以驱动单个负载。由于输出是推挽式的，不受电流限制，并联输出需要同时接通到同一电平，或者在任何时候碰巧处于相反电平时防止短路。避免短路的安全方法是每个端口使用单独的限流电阻(图4)。如果两个端口切换到相反的电平，电阻R5和R6限制从高输出到低输出的电流。电能被浪费了，但是端口得到了保护。当两个输出都低时，电阻器将LED电流设置为每个输出的安全电平。

另一种方法是保证并行端口交换在一起。许多端口扩展器(包括MAX7300, MAX7301, MAX7310和MAX7311)使用寄存器结构，允许使用相同的软件命令同时切换多个输出。如果是这种情况，那么确保端口始终被设置为相同级别就成了一个软件问题，并且可以使用图5中的电路。记住，将端口编程到相反的逻辑电平将直接缩短输出…

更多的LED驱动电压或电流?添加一个晶体管

如前所述，输出负载不能连接到端口扩展器供电范围以外的电压。如果端口扩展器在低电压下工作，不足以驱动led，如2.5V，这就会成为一个问题。即使通常的5V最大供电电压也可能不足以驱动单个蓝色或白色LED，或串联两个红色LED。图6至图12所示的电路使用外部晶体管来扩展电压驱动和/或驱动电流。

前两个电路使用一个单晶体管开关，它基本上取代了端口扩展器的输出驱动器(图6和7)。单晶体管额定值就决定了可以处理多少LED电流和电压。与下面讨论的电路相比，该电路的优点是晶体管开关上的浪费电压低，因为它是硬打开的，并且LED电流不会随端口扩展器供电电压而变化。缺点是LED电流会随着V(EXT)电源电压而变化，并且电路使用两个电阻。

图6的电路允许将任何正电压用于V(EXT)。图7的电路允许使用任何负电压，并且具有LED电流从端口扩展电源流向负电源的优点，使得两个电源的总和可用来驱动LED。

恒流呢?

图6和图7电路中的LED驱动电流随LED电源电压V(EXT)而变化。如果V(EXT)没有得到很好的监管，这可能是一个问题。在图8的电路中，Q3作为共基(级联码)电流开关工作。端口输出V(port)被限制为安全电压(V+ - V(BE))，因为Q3的基极与驱动器电源电压V+相连。Q3的发射极电流IPORT可以用公式计算:

I(PORT) = (V+ - V(PORT) - V(BE)) / R12安培

端口电流I(端口)(也是Q3的发射极电流)将流过Q3的集电极和LED负载，较少Q3采取的小基极电流。通过选择一个合理的高增益(B >100)第三季度的晶体管。如果电源电压V+变化不大(V(PORT)和V(BE)不会)，那么这个电路作为一个相当好的恒流吸收，依赖于端口扩展器供电电压，但独立于LED供电电压VLED。

图8电路的一个缺点是LED负载电流流过端口扩展器有源低输出，从而将最大LED电流限制为端口扩展器的电流。图9电路避免了这个问题，并允许电流和电压额定值由晶体管额定值决定。Q4的发射极电流I(LED)可以用公式计算:

I(LED) = (V+ - V(BE)) / R13安培

在图9电路中，端口扩展器有源高输出仅提供Q4的基极电流，该电流足够小，端口输出压降可以忽略不计并被忽略。

图10和11显示了图8和图9电路的镜像拓扑结构，其中PNP通路晶体管取代了npn。现在，led被称为负电源，而不是更高电压的正电源。LED电流从端口扩展器的正电源供应，并返回到负电源。

图8电路的一个限制是外部晶体管Q3的集电极不能低于(V+ - V(BE) + V(CE(sat))，仅略低于V+。如果V+很高，例如5V，那么不仅输出扩展器由于其输出端的高压降而耗散高功率，而且led可用的电压净空也减少到几乎(V(EXT) - V+)。一个简单的解决方案是使用串联齐纳二极管将通型晶体管的基极偏置到较低的电压。如图12所示，只需要一个齐纳二极管就可以服务于多个通路晶体管。当电源电压V+为5V时，Q7和Q8的发射极电压约为1.6V。图10的镜像电路也可以用同样的方式修改，但是图9和图11的电路将需要一个单独的齐纳与每个晶体管的底座串联。