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非稳态多谐振荡器,用一只节电池点亮LED
更新时间:2012-03-07   点击次数:2597次

  当电池电压为 1.5V 时,非稳态电路的振荡频率为 1/TO,其中:TO=TL+TH,而TL≈0.76R2C2 和 TH≈0.76R1C1,其中 TO 是时间,TL 是导通时间,而 TH 是截

止时间。采用图 1 中的元件值时,频率与占空比大约分别是 28.5 kHz 和 50%。在导通期间,晶体管 Q3 导通,而电感 L1 开始以恒定电压充电,因此其电流线性

地上升至一个峰值,该值如下式所示:IL1PEAK=[(VBAT–VCESATQ3)/L1]×TL,其中 IL1PEAK 是 L1 的峰值电流,VBAT 是电池电压,而 VCESATQ3 是 Q3 的集电极-

射极饱和电压。在截止期间,Q3 截止,而电感电压极性反转,使 LED 正偏,电感以恒定电压通过 LED 放电,电压大致等于 LED 的正向电压,而电流则斜降到零。

  由于这个循环高速重复,因此 LED 看起来是稳定发光。LED 的亮度取决于自己的平均电流,它与峰值电流成正比。LED 的电流大致是一个三角波,由于 Q3 的

截止时间有限,其峰值电流约等于电感的电流,可以简单估算出平均电流:ILEDAVG≈(?)×IL1PEAK×(TDIS/TO),其中 TDIS 是电感 L1 通过 LED 的放电时间,这

个值可以从 L1 的放电斜率大致估计出来,为 VLED/ L1,VLED 是 LED 的电压。

  如要控制 LED 的亮度,可以改变电感的值来增加或减小电感的峰值电流,电感修改范围为 100 至 330 ?H,这样就针对所采用的 LED 型号实现了*亮度。但

是,L1 的充电斜率总是小于放电斜率,并且由于 TL 等于 TH,L1 有足够的时间*放电。当它下一个循环充电时,其电流循环总是从零开始。如果不是这种情况

(例如 TH 降得过大),每个循环的电感电流都会增加到 Q3 脱离饱和时为止,而由于zui终电流值依赖于 Q3 的直流增益,因此变得无法预测。用一个低频门控信号

驱动可选晶体管 Q4 的基极,该电路可使 LED 闪烁。

  没有一个元件是关键性元件,比如说,可以使用任何小信号晶体管。但可能情况下,尽量为Q3 选择一个有高直流增益和低集射饱和电压的 PNP 晶体管,以获得

*效率。另外,注意峰值电流不要使 L1 饱和,并且不会超过 Q3 和 LED 的zui大额定峰值电流。非稳态电路可在低至 0.6V 电源下开始工作,但 LED 不发光,当

电源电压超过 0.9V 时发弱光。当电源电压超过 1V 时,LED 有充足的亮度,不过这要稍稍取决于 LED 的正向电压。

    用一节 1.5V 电池点亮 LED 存在着一个问题,因为 LED 的正向电压高于电池的电压。zui简单的办法是采用一种步进升压 DC/DC 转换器。本设计实例为低成本

应用提供了一种简单而可靠的替代方法。图 1 中的电路采用了一种经典的非稳态振荡器,由晶体管 Q1 的 Q2 构成。Q2 集电极的方波驱动信号使 PNP 开关晶体管

Q3 导通或截止。当 Q3 导通时,它为电感 L1 充电,而当它关闭时,电感 L1 通过 LED 反向释放存储的能量,因此能够点亮任何类型的彩色 LED。
 

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