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指示电量不足的简单电路设计

James Wood?? 2014年04月29日 ?? 收藏2
图中所示的设计实例可指示使用四节AA电池供电的音频测试仪器出现的电量不足状态。由于该仪器采用的是分立式设计,相较于单一来源的集成电路,该相同方法看似更符合项目初衷。

普通的红色LED既可充当指示灯,又可充当电压基准。流经R5的小电流为LED提供正向偏置,但由于电流值太低,我们几乎看不到LED发出的光,即使是在暗室也很难观察到。

对这个应用来说,LED被证实是一个非常理想的稳压二极管。其温度系数和Q1的温度系数非常吻合,相较于齐纳二极管维持其额定电压所需的电流,LED仅需更少量电流即可达到其开启点。在被触发之前,电路仅消耗160μA的电流,而触发时LED在2mA的电流下运行。

R5将LED偏置至其开启阈值(红光LED约为1.5V)。该偏置电压通过R6施加至Q1的基极。R1和R2将电池电压分压,为Q1发射极处提供约1.1V电压。这一0.4V的基极发射极电压差低于Q1的开启阈值。

随着电池电量被消耗,LED的电压仍维持恒定,但发射极电压则按比例降低,最终Q1开始导通。这将从Q2抽取基极电流,同时使Q2开启。LED的附加电流通过R4使Q1的基极电压升高,这一正反馈巧妙地将LED快速设置为报警阈值。当LED亮起时,其电压升至1.65V左右。

电路迟滞是由LED的正向电压特性决定的,其在通过R5的小偏置电流和通过R4的较大照明电流之间“持续”。但是,在仪器运行期间,预计电池的电量不会恢复,因而此处的迟滞现象可忽略不计。

由R6和C1施加的RC延迟减缓了电路的闭锁行为,由此降低了对由负载瞬时电流需求引起的短时电压骤降的敏感性。电路中增设CR1,用于在电源开关关闭时对C1进行放电,从而防止电池部分电量耗尽时,开关突然被打开而产生误报警。

选取报警触发点用来防止仪器内出现偏置或信号余量问题。对于显示的数值,当电压降至5V左右时,LED就会发光。可通过改变R1的值或使用一个100kΩ的电位器进行调节,来对其进行调整。此处仅介绍了BC系列晶体管,因为它们和仪器的其他部分相同;几乎所有通用器件都能良好地运行。

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指示电量不足? 电池供电? 音频测试仪器?

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