用一節電池點(diǎn)亮超高亮LED的設計

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(jiàn)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。對于升壓電路，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(gè)脈沖小變壓器，功率管VT3將高頻振蕩信號放大，加在L1通過(guò)變壓器T直接升壓。
圖2是利用電感的自感高壓來(lái)實(shí)現對電壓的提升。當振蕩信號輸入VT3的基極時(shí)，VT3將周期性地飽和、截止。當飽和時(shí)，電感L通電，電能轉化為磁能儲存在L中，此時(shí)二極管截止，靠C3儲存的能量向負載供電；當VT3截止時(shí)。電感將產(chǎn)生下正上負的自感電動(dòng)勢。二極管VD導通，該自感電動(dòng)勢與電源電動(dòng)勢疊加，向電容C3充電和負載供電，由于兩個(gè)電動(dòng)勢正串?？梢缘玫奖入娫催€要高的電壓，具體大小主要由負載和VT3飽和時(shí)電感L通過(guò)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(xiàn)圈?？梢悦馊フ袷庪娐?。使電路更加簡(jiǎn)潔。但使用這種電路計算較復雜。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(gè)小電感。電感量也沒(méi)有較大的要求，調節電感的驅動(dòng)電流，就能方便地調節輸出電壓。在此采用第二種電路。
振蕩電路采用圖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(jīng)實(shí)踐證明，圖3的電路制作容易，計算簡(jiǎn)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，因此采用這種電路產(chǎn)生一個(gè)高頻方波脈沖為升壓電路做準備。這樣一來(lái)，電路設計完成，由圖2和圖3共同組成。

二、計算參數
關(guān)于電路參數計算，關(guān)鍵在于功率。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(kāi)關(guān)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，那么輸出功率為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(diǎn))。
現進(jìn)行估算。驅動(dòng)一個(gè)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(gè)幾百u(mài)H的電感，如500 uH：另一方面，根據能量守恒。3.3V約為1.2V的3倍。再由于效率問(wèn)題。電感的驅動(dòng)電流差不多要LED工作電流的3-4倍，就取為120mA，這樣一來(lái)。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(shí)。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。

三、制作
由于電路簡(jiǎn)單。元件在2×2cm的板上。只要操作無(wú)誤，接通電源電路就能工作。先不要接上LED，用萬(wàn)用表測出輸出電壓，這時(shí)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(shí)，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(guò)3.6V，否則有可能燒毀LED。這樣一來(lái)，電路便調試完成。