1.5V 电池供电 LED 手电筒驱动电路市场上出现一种廉价的LED 手电筒,这种手电前端为5~8 个高亮度发光管,使用1~2 节电池 由于使用超高亮度发光管的原因,发光效率很高, 工作电流比较小, 实测使用一节五号电池 5 头电筒, 电流只有 100 mA 左右非常省电如果使用大容量充电电池,可以连续使用十几个小时, 笔者就买了一个 从前端拆开后, 根据实物绘制了电路图,如图 1 所示工作原理:接通电源后, VT1 因 R1 接负极,而 c1 两端电压不能突变VT1(b) 极电位低于e 极, VT1导通, VT2(b) 极有电流流入, VT2 也导通,电流从电源正极经L 、VT2(c) 极到 e 极,流回电源负极,电源对 L 充电, L 储存能量, L 上的自感电动势为左正右负经c1的反馈作用,VT1 基极电位比发射极电位更低, VT1 进入深度饱和状态, 同时 VT2 也进入深度饱和状态,即 Ib>Ic/ β (β为放大倍数 )随着电源对c1 的充电, C1 两端电压逐渐升高,即VTI(b) 极电位逐渐上升, Ib1 逐渐减小, 当 Ib1 <=Ic1/ β时,VT1 退出饱和区, VT2也退出饱和区, 对 L的充电电流减小。
此时.L 上的自感电动势变为左负右正,经c1 反馈作用 VT1 基极电位进一步上升, VT1 迅速截止, VT2 也截止, L 上储存的能量释放,发光管上的电源电压加到L 上产生了自感电动势,达到升压的目的此电压足以使LED 发光图 1 LED 手电驱动电路制作元器件: 1、电路磁环选用 T9*5*3/2K ,也可用 T10*6*5 等,在废弃的电子镇流器上也可寻到,用 0.3mm 漆包线双线并绕 20T,按图中同名端连接 R1 用 1/4W 碳膜电阻 1K, TR1选 8050 或 9014, D1 选 4937、 4148 或 107, C1 用普通电解电容 47UF,D2 LED 选用高亮白色发光二极管,电路板可用万能或塑料板1.5V LED 手电筒制作电路图一、电路设计一节镍氢电池的电压只有 1.2V ,而超高亮 LED需要 3.3V 以上的工作电压才能保证足够的亮度 必须设法将电压升高,常见的升压电路一般有二种形式,即高频振荡电路和电磁感应升压电路对于升压电路,有两种电路可选择如图 1和图 2所示图 1 的电路使用一个脉冲小变压器,功率管 VT3 将高频振荡信号放大,加在 L1 通过变压器T 直接升压。
图 2 是利用电感的自感高压来实现对电压的提升当振荡信号输入 VT3 的基极时, VT3将周期性地饱和、 截止当饱和时, 电感 L 通电,电能转化为磁能储存在 L 中,此时二极管截止,靠 C3储存的能量向负载供电;当 VT3截止时电感将产生下正上负的自感电动势二极管VD导通,该自感电动势与电源电动势叠加,向电容C3 充电和负载供电,由于两个电动势正串可以得到比电源还要高的电压,具体大小主要由负载和VT3 饱和时电感L 通过的电流之比确定这两种电路都可以将 1.2V 升高到 3.3V 以上,第一种电路如果在变压器上加绕正反馈线圈可以免去振荡电路 使电路更加简洁但使用这种电路计算较复杂输出功率较难调节,变压器的绕制也有些麻烦第二种只需一个小电感电感量也没有较大的要求,调节电感的驱动电流,就能方便地调节输出电压在此采用第二种电路振荡电路采用图3 所示的电路,虽然能在1.2V电压下正常工作的振荡电路有不少,但经实践证明,图 3 的电路制作容易,计算简单成功率高振荡频率也容易确定调节R4 的大小,就能在不影响信号频率的前提下调节信号的幅度,因此采用这种电路产生一个高频方波脉冲为升压电路做准备。
这样一来,电路设计完成,由图 2 和图 3 共同组成二、计算参数关于电路参数计算,关键在于功率电感通电后,储存的电能为E=LI2/2 ,设 f 为方波的频率, 1a 内开关管将导通f 次,这样电感每秒储存的电能为W=f×E,设这些能量转化向负载的效率为 η,那么输出功率为P=η× W+Po, Po 为电源直接向负载供电的功率( 因为电源与自感高压叠加必须考虑这一点) 现进行估算驱动一个LED约要 100mW电源的 Po 约为 20mW为了保证供给,按P=100mW计算取 η=80%,再随便找一个几百uH 的电感,如 500 uH :另一方面,根据能量守恒3.3V 约为 1.2V 的 3 倍再由于效率问题 电感的驱动电流差不多要LED工作电流的 3-4 倍,就取为 120mA,这样一来便可算出振荡频率为34kHz 左右,这样,取 R=2kΩ, C=0.01 uF便能达到要求 确定参数时频率可高不可低,电感宁大勿小,这样才能保证输出功率足够大,才能有足够的调节空间元件表元器件型号说明R10.1- 2 k Ω500Ω 为宜大些有利于 VT1 的饱和小些有利于电路对称R22 k ΩR32 k ΩR4100 Ω具体数值视驱动电流而定C10.01 uFC20.01 uFC310-100u F 电解电容VT19014β≥ 40 的 NPN管皆可,两管型号最好VT2一致VT3Pcm ≥1W。
Icm≥1Aβ≥ 40 的中功率8050NPN管皆可电感 L几百 uH 宁大勿小二极管最好是锗管其压降小硅管也VD1N5819行电池7 号三、制作由于电路简单元件在 2×2cm 的板上只要操作无误,接通电源电路就能工作先不要接上 LED,用万用表测出输出电压,这时候,调节 R4 的大小, R4 越大,输出电压越小反之亦然,当输出电压在 3.2V 左右时,可接上 LED,再调节 R4 的大小,使其足够亮,注意,不可让 LED两端的电压超过 3.6V ,否则有可能烧毁 LED这样一来,电路便调试完成。