Светодиодный индикатор включения с импульсным питанием потребляет 4 мВт

Журнал РАДИОЛОЦМАН, февраль 2013

Marian Stofka, Словакия

EDN

В оборудовании с батарейным питанием для индикации включения часто используются светодиоды, которые, однако, потребляют значительную мощность. Ниже приведена схема индикатора с импульсным питанием, расходующая в среднем всего 4 мВт, но вполне адекватно выполняющая свою функцию.

Светодиодный индикатор включения с импульсным питанием потребляет 4 мВт
Рисунок 1. Источник тока на транзисторах Q1 и Q2 питает светодиод постоянным током, в определенных пределах независящим от прямого напряжения светодиода. На инверторе с триггером Шмитта собран классический генератор прямоугольных импульсов, дополненный элементами RCH и D1S, создающими асимметрию выходного сигнала.

Миниатюрная одновентильная микросхема инвертора с триггером Шмитта во входном каскаде (SN74AHC1G14), дополненная парой резисторов, диодом Шоттки и конденсатором, образует задающий импульсный генератор, показанный на Рисунке 1. Период выходных колебаний составляет порядка 0.5 с, а коэффициент заполнения очень мал, и равен примерно 1%. Время TL, в течение которого напряжение на выходе генератора имеет низкий уровень, можно найти из выражения

где

VHYST – напряжение гистерезиса входа микросхемы IC1,
VCC – напряжение питания микросхемы IC1.

При VCC=4.5 В типичная величина гистерезиса VHYST составляет 0.75 В. Для выполнения условия TL = 0.5 с следует выбрать резистор RT с сопротивлением 200 кОм. Емкость времязадающего конденсатора C, найденная из приведенного выражения, подвергнутого небольшим алгебраическим преобразованиям, равна 7.45 мкФ. Останавливаемся на ближайшем стандартном значении 6.8 мкФ. Желательно использовать танталовый конденсатор с твердым электролитом. Для получения малого коэффициента заполнения импульсов генератора длительность положительного полупериода TH укорачивается путем принудительного разряда конденсатора C через дополнительный резистор RCH и диод Шоттки D1S. Прямым напряжением на D1S, не превышающим 200 мВ, можно пренебречь. Среднее время, в течение которого светодиод будет находиться во включенном состоянии, равно приблизительно

Драйвер светодиода состоит из PNP и NPN биполярных транзисторов Q1 и Q2, соответственно, образующих коммутируемый источник тока. При «лог. 1» на катоде диода Шоттки D2S через светодиод протекает постоянный ток, приблизительно равный IO ≈ 0.7 В/RS, что для данной схемы составляет порядка 10 мА.

Включенные последовательно кремниевые диоды D1 и D2 образуют цепь резко нелинейной отрицательной обратной связи. Если по какой-либо причине падение напряжения на резисторе RS возрастет, это приращение напряжения через диоды D1 и D2, практически без изменения, передастся на эмиттер Q2, что приведет к уменьшению коллекторного тока Q2 и, соответственно, базового тока Q1. На этом цепь обратной связи замкнется. В результате ток коллектора Q1 уменьшится, возвращаясь к прежнему значению.

Заметим, что при низком уровне напряжения на выходе IC1 ток через D2S и резистор RB очень незначителен, так как базовый ток Q2 практически отсутствует, и транзистор, как и источник тока в целом, выключен. Светодиод при этом также выключен, и потребление схемы определяется лишь током утечки через D2S и RB, не превышающим единиц микроампер. При использовании элементов для поверхностного монтажа схему можно собрать на печатной плате площадью не более 16 × 16 мм.

Финансовую поддержку этому проекту оказало Словацкое агентство по исследованиям и развитию.

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Low-duty-cycle LED flasher keeps power draw at 4 mW

JLCPCP: 2USD 2Layer 5PCBs, 5USD 4Layer 5PCBs

Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Фрагменты обсуждения:Полный вариант обсуждения »
  • Зачем такая сложная схема и такое количество деталей, можно было бы обойтись гораздо меньшим количеством и с меньшим потреблением. Приведенная схема, при 4,4V и 4мВт имеет ток потребления примерно 1мА. Проще поставить резистор, подобрав ток около 1мА, а светодиод достаточно ярко светится при таком токе. Другое дело, можно было бы сделать схему с потреблением 0,04 мВт.
  • Я тоже против усложнения ради копеечной экономии, лучше вообще выбросить, а то светодиод в энергосберегающем устройстве напоминает киношные Жучки, которые обязаны мигать с 1Гц, ну если очень хоц-ца, то включить его в качестве стабилитрона в каком-нибудь стабилизаторе