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概述

單節1.2V電池驅動超高亮LED燈電路設計過程詳解單節1.2V驅動超高亮LED燈電路設計過程詳解一、電路設計一節鎳氫電池的電壓只有1.2V,而超高亮LED需要3.3V以上的工作電壓才能保證足夠的亮度。……
單節1.2V電池驅動超高亮LED燈電路設計過程詳解
單節1.2V驅動超高亮LED燈電路設計過程詳解

一、電路設計

一節鎳氫電池的電壓只有1.2V,而超高亮LED需要3.3V以上的工作電壓才能保證足夠的亮度。因此。必須設法將電壓升高,常見的升壓電路一般有二種形式,即高頻振蕩電路和電磁感應升壓電路。對於升壓電路,有兩種電路可選擇。如圖1和圖2所示。



圖1的電路使用一個脈衝小變壓器,功率管VT3將高頻振蕩信號放大,加在L1通過變壓器T直接升壓。

圖2是利用電感的自感高壓來實現對電壓的提升。當振蕩信號輸入VT3的基極時,VT3將周期性地飽和、截止。當飽和時,電感L通電,電能轉化為磁能儲存在L中,此時二極體截止,靠C3儲存的能量向負載供電;當VT3截止時。電感將產生下正上負的自感電動勢。二極體VD導通,該自感電動勢與電源電動勢疊加,向電容C3充電和負載供電,由於兩個電動勢正串。可以得到比電源還要高的電壓,具體大小主要由負載和VT3飽和時電感L通過的電流之比確定。

這兩種電路都可以將1.2V升高到3.3V以上,第一種電路如果在變壓器上加繞正反饋線圈。可以免去振蕩電路。使電路更加簡潔。但使用這種電路計算較複雜。輸出功率較難調節,變壓器的繞制也有些麻煩。第二種只需一個小電感。電感量也沒有較大的要求,調節電感的驅動電流,就能方便地調節輸出電壓。在此採用第二種電路。

振蕩電路採用圖3所示的電路,雖然能在1.2V電壓下正常工作的振蕩電路有不少,但經實踐證明,圖3的電路製作容易,計算簡單。成功率高。振蕩頻率也容易確定。而且。調節R4的大小,就能在不影響信號頻率的前提下調節信號的幅度,因此採用這種電路產生一個高頻方波脈衝為升壓電路做準備。這樣一來,電路設計完成,由圖2和圖3共同組成。



二、參數計算 

關於電路參數計算,關鍵在於功率。電感通電后,儲存的電能為E=LI2/2,設f為方波的頻率,1a內開關管將導通f次,這樣。電感每秒儲存的電能為W=f×E,設這些能量轉化向負載的效率為η,那麼輸出功率為P=η×W+Po,Po為電源直接向負載供電的功率(因為電源與自感高壓疊加。必須考慮這一點)。

現進行估算。驅動一個LED約要100mW。電源的Po約為20mW。為了保證供給,按P=100mW計算。取η=80%,再隨便找一個幾百uH的電感,如500 uH:另一方面,根據能量守恆。3.3V約為1.2V的3倍。再由於效率問題。電感的驅動電流差不多要LED工作電流的3-4倍,就取為120mA,這樣一來。便可算出振蕩頻率為34kHz左右,這樣,取R=2kΩ,C=0.01 uF便能達到要求。確定參數時。頻率可高不可低,電感寧大勿小,這樣才能保證輸出功率足夠大,才能有足夠的調節空間。元件表

三、製作

由於電路簡單。元件在2×2cm的板上。只要操作無誤,接通電源電路就能工作。先不要接上LED,用萬用表測出輸出電壓,這時候,調節R4的大小,R4越大,輸出電壓越小。反之亦然,當輸出電壓在3.2V左右時,可接上LED,再調節R4的大小,使其足夠亮,注意,不可讓LED兩端的電壓超過3.6V,否則有可能燒毀LED。這樣一來,電路便調試完成。


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