《電子技術應用》
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不浪費能源地點亮LED
摘要: LED發(fā)光需要電流,電流一般是通過一個電源流至LED。典型的LED驅(qū)動電路會用一只晶體管來提供電流,一只串聯(lián)電阻用于降低LED上施加的電壓。不幸的是,晶體管/電阻結(jié)構(gòu)上要消耗能量(VSOURCE−VDIODE)×IDIODE,它們都會轉(zhuǎn)化為熱。
Abstract:
Key words :

  LED發(fā)光需要電流,電流一般是通過一個電源流至LED。典型的LED驅(qū)動電路會用一只晶體管來提供電流,一只串聯(lián)電阻用于降低LED上施加的電壓。不幸的是,晶體管/電阻結(jié)構(gòu)上要消耗能量(VSOURCE−VDIODE)×IDIODE,它們都會轉(zhuǎn)化為熱。

  圖1中的電路可以盡量減少這種能耗,它采用了一只電感和一個振蕩電路,控制通過LED的電流,否則這些能量就會被浪費掉。電感L1存儲能量,并將能量送回給LED。

  你也許認為應該將兩個或更多LED串聯(lián)起來,但這種結(jié)構(gòu)并不能在改變亮度的同時仍然節(jié)能。本電路提供了一種通用的節(jié)能方法,而不必擔心亮度問題,或器件的工作電壓。晶體管Q1與Q2交替地導通與關斷,當L1/LED組合連接到一個電壓源時,Q1從某個最小值逐漸增加通過LED的電流。晶體管Q2通過LED釋放電感L1中存儲的能量。電流在一個最大值和最小值之間變化。在此電路的分析中,假設晶體管Q1與Q2是無損開關。

  由于電感不允許電流的突然增大,因此將通過LED的平均電流控制在一個預定值。電感既存儲能量,也為LED提供電能。通過白光LED D3的平均電流是電感的一個函數(shù),詳情與其它參數(shù)見http://www.edn.com/file/25946-Light_an_LED_without_wasting_energy_appendix.pdf。下式適用于G2的輸出,它設定了導通與關斷時間:

  其中V是電源電壓,VT是電源電壓為V時,CMOS門的輸入閾值電壓。

  可以預計本電路的效率高達80%。仿真結(jié)果提供的平均電流值接近于http://www.edn.com/file/25946-Light_an_LED_without_wasting_energy_appendix.pdf中的值。本電路中,電源電流小于通過LED的電流,因為有存儲能量。

  通過LED的電流有一個最大值和最小值,由Q1與Q2的導通與關斷時間,還有一些其它參數(shù),如L1的值設定??梢杂靡恢?mH至10 mH的鐵氧體芯電感,白光LED使用正向壓降約為3V的產(chǎn)品。當電源電壓為7V至15V時,要選用更好的晶體管(如2SC3134),因為它有較好的基射結(jié)反向擊穿電壓。圖中的C1364晶體管可很好地工作在9V以下。方程適用于CD4011BP,不過可以代之以HEF4011BP,它的功耗更低。

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