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不浪费能源地点亮LED

Raju R Baddi?? 印度马哈拉施特拉邦Tata基础研究院?? 2011年06月30日 ?? 收藏0

  LED发光需要电流,电流一般是通过一个电源流至LED。典型的LED驱动电路会用一只晶体管来提供电流,一只串联电阻用于降低LED上施加的电压。不幸的是,晶体管/电阻结构上要消耗能量(VSOURCE?VDIODE)×IDIODE,它们都会转化为热。

  图1中的电路可以尽量减少这种能耗,它采用了一只电感和一个振荡电路,控制通过LED的电流,否则这些能量就会被浪费掉。电感L1存储能量,并将能量送回给LED。

  你也许认为应该将两个或更多LED串联起来,但这种结构并不能在改变亮度的同时仍然节能。本电路提供了一种通用的节能方法,而不必担心亮度问题,或器件的工作电压。晶体管Q1与Q2交替地导通与关断,当L1/LED组合连接到一个电压源时,Q1从某个最小值逐渐增加通过LED的电流。晶体管Q2通过LED释放电感L1中存储的能量。电流在一个最大值和最小值之间变化。在此电路的分析中,假设晶体管Q1与Q2是无损开关。

  由于电感不允许电流的突然增大,因此将通过LED的平均电流控制在一个预定值。电感既存储能量,也为LED提供电能。通过白光LED D3的平均电流是电感的一个函数,详情与其它参数见http://www.edn.com/file/25946-Light_an_LED_without_wasting_energy_appendix.pdf。下式适用于G2的输出,它设定了导通与关断时间:

  其中V是电源电压,VT是电源电压为V时,CMOS门的输入阈值电压。

  可以预计本电路的效率高达80%。仿真结果提供的平均电流值接近于http://www.edn.com/file/25946-Light_an_LED_without_wasting_energy_appendix.pdf中的值。本电路中,电源电流小于通过LED的电流,因为有存储能量。

  通过LED的电流有一个最大值和最小值,由Q1与Q2的导通与关断时间,还有一些其它参数,如L1的值设定。可以用一只5mH至10 mH的铁氧体芯电感,白光LED使用正向压降约为3V的产品。当电源电压为7V至15V时,要选用更好的晶体管(如2SC3134),因为它有较好的基射结反向击穿电压。图中的C1364晶体管可很好地工作在9V以下。方程适用于CD4011BP,不过可以代之以HEF4011BP,它的功耗更低。


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LED? 驱动电路? 晶体管?

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