利用555定時(shí)器構(gòu)成白光LED電壓調(diào)節(jié)器的方法
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首次輸入電壓VS后，D1將使存儲電容器C1充電直到其電壓略低于VS。最初，晶體管Q2處于截止?fàn)顟B(tài)，IC1的復(fù)位輸入為高電平，輸出端(OUTPUT)為高電平，以讓電流能經(jīng)過R1給C2充電。
這段時(shí)間內(nèi)，R4拉動放電端(DISCHARGE)導(dǎo)通晶體管Q1，電感L1中的電流IL開始斜線增大。由于Q1飽和，因此D3和LED都處于反向偏壓狀態(tài)。
當(dāng)C2的電壓超過IC1中管腳6的極限電壓(THRESHOLD)時(shí)，輸出端(OUTPUT)與放電端(DISCHARGE)都變?yōu)榈碗娖?，Q1截止。所產(chǎn)生的反電動勢越過L1，使LED的陽極電壓瞬間升高到VA，VA大于VS，因此LED被點(diǎn)亮。這時(shí)，二極管D3處于正向偏壓狀態(tài)，并拉動IC1的輸入電壓V+直到比VS高2~4V。
然后，C2立刻經(jīng)由晶體管D2和電阻R2迅速放電，準(zhǔn)備好下一個(gè)循環(huán)。倘若恰當(dāng)選擇R5和R6的阻值，在LED復(fù)位輸入的同時(shí)Q2導(dǎo)通。當(dāng)L1儲存的能量耗盡的時(shí)候，LED和晶體管D3再次進(jìn)入反向偏壓狀態(tài)，VA減小到一個(gè)較低的水平。Q2立刻關(guān)斷，允許IC1開始另一個(gè)循環(huán)，C2再次開始經(jīng)由R1充電。該過程每秒鐘重復(fù)數(shù)千次，因此LED能夠被持續(xù)點(diǎn)亮。
本電路利用三個(gè)“竅門”來優(yōu)化性能。第一，晶體管D3的自增益能夠提高定時(shí)器的輸入電壓，即使在VS降到1V以下時(shí)，電路也能繼續(xù)正常工作。此外，它經(jīng)由R4為Q1提供增強(qiáng)的基極驅(qū)動。
第二，經(jīng)由Q2的反饋確保了在L1的能量耗盡時(shí)，新的循環(huán)能夠開始，從而使LED的平均電流最大化。
第三，Q1不是由定時(shí)器輸出端，而是由定時(shí)器漏極的放電終端來驅(qū)動的，因此基極驅(qū)動不依賴于555定時(shí)器輸出終端的電流源性能。
晶體管Q1必須是低飽和型，其驅(qū)動時(shí)間為tON：tON= K×R1×C2
其中K是一個(gè)常量，由實(shí)際使用的555定時(shí)器類型決定。
LED的峰值電流大約等于最大感應(yīng)電流I L(MAX)，這里：IL(MAX)= [(VS－VCE(SAT))/L1] × tON如果Q1的飽和電壓較低，例如低于50mV，則VCE(SAT)可忽略，上式簡化為：I L(MAX)=( VS/L1) ×tON
因此，對于一個(gè)特定的VS值，通過選擇R1、C2和L1的值可以得到IL(MAX)的最大值，從而在不超過峰值電流額定值的情況下使LED達(dá)到最大亮度。
必須適當(dāng)選擇電阻R5和R6，以確保在VA=VS時(shí)Q2被關(guān)斷(在首次激勵(lì)的情況下)，在LED正向偏壓(VA>VS)時(shí)被導(dǎo)通。Q2本身必須是高電流增益的小信號器件。
為了達(dá)到高效率、低電壓工作模式，必須使用CMOS定時(shí)器，例如Intersil公司的ICM7555或者TI的TLC555。這些類型的定時(shí)器都有在2.0V低電壓下運(yùn)行的特殊功能。此外，它們的內(nèi)部放電晶體管能夠使管腳7的電壓降至100mV甚至更低，從而確保Q1被完全關(guān)斷。
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在一個(gè)測試電路，IC1使用TLC555，Q1 = ZTX649、Q2 = BC546、L1 = 100 μH、 R5 = 56 kΩ、 R6=10kΩ，該電路能夠在VS等于1.0V的低電壓下啟動。這個(gè)電路能使Lumileds(www.lumileds.com)的白光LED達(dá)到最好的亮度。
晶體管Q1的上升時(shí)間(tON)大約為20 μs，使得在VS =1.5 V時(shí)峰值感應(yīng)電流大約為300 mA。但是改變C2、R1或者C2、R1、L1的值就可以改變峰值感應(yīng)電流，使用ICM7555也能達(dá)到相同的性能，盡管其最低導(dǎo)通電壓會略高于1.2V。
這個(gè)電路對單個(gè)LED應(yīng)用非常理想，因?yàn)榧词馆斎腚妷旱陀?.0 V，它仍能使LED保持足夠的亮度。當(dāng)然，可以把兩個(gè)或者更多LED串聯(lián)在一起，盡管其亮度會相應(yīng)降低。
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