Зажигание светодиодов от одного 1.5-вольтового элемента представляет проблему, поскольку их прямое напряжение выше, чем у элемента. Самый простой способ зажечь светодиод – использовать повышающий DC/DC преобразователь. В этой статье предлагается простая и надежная альтернатива для приложений, в которых первостепенное значение имеет низкая стоимость. В схеме на Рисунке 1 используется классический автоколебательный мультивибратор, образованный транзисторами Q1 и Q2. Прямоугольные управляющие импульсы на коллекторе Q2 включают и выключают ключевой p-n-p транзистор Q3. Когда Q3 включается, он заряжает дроссель L1, а когда транзистор выключается, дроссель L1 во время обратного хода разряжает накопленную энергию через светодиод, позволяя зажигать светодиод любого типа или цвета.
 |
|
| Рисунок 1. | Этот простой автоколебательный мультивибратор обеспечивает недорогой способ включения светодиода, питающегося от одного 1.5-вольтового элемента. |
Автоколебательная схема работает на частоте 1/TO, где TO = TL + TH. В этой формуле длительности выключенного и включенного состояний составляют, соответственно, TL ≈ 0.76R2•C2 и TH ≈ 0.76R1•C1 при напряжении элемента 1.5 В. При номиналах компонентов, показанных на Рисунке 1, частота и коэффициент заполнения примерно равны 28.5 кГц и 50%, соответственно. Во время включенного состояния транзистор Q3 открыт, дроссель L1 начинает заряжаться постоянным напряжением, и его ток линейно возрастает до пикового значения, определяемого следующей формулой:
где
IL1PEAK – пиковый ток дросселя L1,
VBAT – напряжение батареи,
VCESATQ3 – напряжение насыщения коллектор-эмиттер транзистора Q3.
Во время выключенного состояния транзистор Q3 закрыт, и напряжение на дросселе меняет полярность, смещая светодиод в прямом направлении и разряжаясь через него при постоянном напряжении, приблизительно равном прямому напряжению светодиода, в то время как его ток падает до нуля.
Поскольку этот цикл повторяется с высокой частотой, светодиод кажется горящим постоянно. Яркость светодиода зависит от его собственного среднего тока, который пропорционален пиковому значению. Поскольку ток светодиода имеет примерно треугольную форму с пиковым значением, приблизительно равным току дросселя из-за конечного времени выключения транзистора Q3, легко оценить его средний ток ILEDAVG:
где TDIS – время разряда дросселя L1 через светодиод, которое можно приблизительно оценить по скорости разряда дросселя, равному VLED/L1, где VLED – напряжение на светодиоде.
Для управления яркостью светодиода можно увеличить или уменьшить пиковый ток дросселя, изменяя его индуктивность от 100 до 330 мкГн, чтобы получить яркость, оптимальную для используемого типа светодиода. Однако скорость заряда L1 всегда меньше, чем скорость разряда, и, поскольку TL и TH равны, у L1 достаточно времени, чтобы разрядиться полностью. Поэтому каждый следующий цикл перезаряда дросселя всегда начинается с нуля. Если это не так – например, если слишком сильно уменьшить время TH, – ток дросселя будет увеличиваться в каждом цикле, пока транзистор Q3 не выйдет из насыщения, и конечное значение тока станет непредсказуемым, поскольку оно зависит от коэффициента усиления Q3 по постоянному току. Дополнительный транзистор Q4 позволяет управлять миганием светодиода с помощью низкочастотного стробирующего сигнала, подаваемого в его базу.
Ни один компонент не является критическим; например, подойдет любой малосигнальный транзистор. Но, если возможно, для достижения наилучшего КПД p-n-p транзистор Q3 надо выбрать с большим коэффициентом передачи тока и низким напряжением насыщения коллектор-эмиттер. Кроме того, необходимо позаботиться о том, чтобы пиковый ток не насыщал дроссель L1 и не превышал максимальных значений, допустимых для транзистора Q3 и светодиода. Автоколебательная схема запускается уже при напряжении питания 0.6 В, но светодиод еще не горит и начинает тускло светиться, когда напряжение питания превышает 0.9 В. Когда напряжение питания больше 1 В, яркость светодиода становится достаточной, даже при том, что она немного зависит от прямого напряжения светодиода.
Купить BC550C на РадиоЛоцман.Цены
