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一節電池供電的非穩態多諧振蕩器
單節電池驅動LED

時間:2014-5-18 20:13:15 來源:互聯網 作者:不詳 編輯: 【關閉


關鍵字:單節電池LED驅動

 
作者:李東偉
    用一節1.5V電池點亮LED存在著一個問題,因為LED的正向電壓高于電池的電壓。最簡單的改進辦法是采用一種步進升壓DC/DC轉換器。本設計實例為低成本應用提供了一種簡單而可靠的替代方法。附圖中的電路采用了一種經典的非穩態振蕩器,由晶體管Q1和Q2組成。Q2集電極的方波驅動信號使PNP開關晶體管Q3導通或截止。當Q3導通時,它為電感L1充電,而當它關閉時.電感L1通過LED反向釋放存儲的能量而升壓.因此能夠點亮任何類型的彩色LED。
    當電池電壓為1.5V時.非穩態電路的振蕩頻率為1/T0.其中:T0=TL+TH,而TL≈0.76R2C2和TH≈0.76R1C1,其中T0是周期時間,TL是導通時間.而TH是截止時間。采用附圖中的元件值時,頻率與占空比大約分別是28.5kHz和50%。在導通期間.晶體管Q3導通.而電感L1開始以恒定電壓充電,因此其電流線性地上升至一個峰值。該值如下式所示:IL1PEAK=[(VBAT-VCESATQ3)/L1]*TL,其中IL1PEAK是L1的峰值電流,VBAT是電池電壓,而VCESATQ3是Q3的集電極-射極飽和電壓。在截止期間.Q3截止.而電感電壓極性反轉.使LED正偏,電感以較高的峰值電壓通過LED放電.電壓大致等于LED的正向電壓。
    由于這個循環高速重復.因此LED看起來是穩定發光。LED的亮度取決于自己的平均電流.它與峰值電流成正比。LED的電流大致是一個三角波,由于Q3的截止時間有限,其峰值電流約等于電感的電流.可以簡單估算出平均電流:ILEDAVG≈0.5*IL1PEAK*(TDIS/T0),其中TDIS是電感L1通過LED的放電時間,這個值可以從L1的放電斜率大致估計出來.為VLED/L1,VLED是LED的電壓。
 
一節電池供電的非穩態多諧振蕩器 單節電池驅動LED
 
    如要控制LED的亮度.可以改變電感的值來增加或減小電感的峰值電流,電感修改范圍為100μH至330μH,這樣可針對所采用的LED型號實現最佳亮度。但是,L1的充電斜率總是小于放電斜率,并且由于TL等于TH.L1有足夠的時間完全放電。當它下一個循環充電時,其電流循環總是從零開始。如果不是這種情況(例如TH降得過大).每個循環的電感電流都會增加到Q3脫離飽和時為止。由于最終電流值依賴于Q3的直流增益,因此變得無法預測?捎靡粋低頻門控信號驅動可選晶體管Q4的基極,即可使LED閃爍。
  在電路元件選擇時.元件參數無特殊限制,其中的晶體管,使用任何小信號晶體管。但可能情況下,盡量為Q3選擇一個有高直流增益和低集射飽和電壓的PNP晶體管,以獲得最佳效率。另外,注意峰值電流不要使L1飽和,并且不會超過Q3和LED的最大額定峰值電流。非穩態電路可在低至0.6V電源下開始工作.但LED不發光.當電源電壓超過0.9V時發弱光。當電源電壓超過1V時.LED有充足的亮度,不過這要取決于LED的正向電壓。如果不需附圖電路中的LED閃爍,可不用Q4管。
 

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