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双门反相器振荡器可省电并提高LED亮度

LED之家  于2009-01-18 00:06:24  http://www.ledjia.com/ledhangye/viewarticle.php?id=670

文章摘要:双门反相器振荡器可省电并提高LED亮度2007年11月27日LED的亮度直接与通过它的电流成比例,这对低压和电池供电的应用是一种挑战。但它可能会在不增加系统功率需求的情况下提高LED的亮度。这里所述的解决方案使用高峰值电流获得亮LED,并使用低平均电流降低功耗。LED振荡电路通过以短时间的“开”和长

双门反相器振荡器可省电并提高LED亮度

2007年11月27日 LED的亮度直接与通过它的电流成比例,这对低压和电池供电的应用是一种挑战。但它可能会在不增加系统功率需求的情况下提高LED的亮度。

这里所述的解决方案使用高峰值电流获得亮LED,并使用低平均电流降低功耗。LED振荡电路通过以短时间的“开”和长期的“关”提供低功率周期波形的方法来达到这些要求(图1)。

脉冲LED由于两方面的原因可比直接驱动的LED更亮。首先是作为峰值检波器和积分器的人眼功能。因此,眼睛察觉到峰值与平均亮度之间某处脉冲LED的亮度。查看LED的相对效率对峰值电流的曲线也显示出另一个原因。

例如,在30mA的脉冲电流时,安捷伦的翡翠绿HLMP发光二极管(LED)的亮度约为同等直流驱动电路的30%。注意脉冲电路并非总是产生更亮的LED,在10mA下,直流电路会产生更亮的峰电流LED。

振荡器电路起源于占空比约为50%的常规双门反相器振荡器。但LED振荡器电路有两个RC时间常数,因此无论占空比还是频率皆可调节。R2和C2控制LED脉冲“开”的时间,而R1和C1控制“关”的时间。要确保上电时的振荡,增加了与C2并行的R4,通过电容器提供直流通路。如果使用NAND门代替反相器,可对电路进行改进,使其容纳像状态指示灯(图2)之类的应用“开/关”控制。图3显示振荡器LED驱动电压V1。

通过分析在每个反相器形成的RC网络的放电时间可得出描述振动频率和占空比方程式。为简化运算,在分析中不包括不包括R3、R4和LED。

利用这些方程式来预测RC电路放电到反相器阈值转换电压(假定为电源电压的一半)所需要的时间。输出电流的作用是,当输出电流增加时,实际的VOH减少。放电到逻辑转换阈值电压(VTH)(带有起始电压(Vi))的RC电路一般方程式为:

下列假定推到出求解时间(t)的方程式。假定VTH=0.5×VCC并且Vi=VOH≈VCC

当LED“开”的时间由在反相器U1A端的放电时间(t1)控制时,在反相器U1B端的放电时间(t2)控制LED“关”的时间:

t1≈0.693×R2C2≈0.693×(12,000Ω)(0.01μF)≈83.2μst2≈0.693×R1C1≈0.693×(12,000Ω)(0.1μF)≈832μs

振荡器的时间周期(T)等于第一和第二RC阶段充电时间之和:

T=t1+t2=83.2μs+832μs=915μsf=(1/T)=(1/915μs)=1.09kHz

在V1的振荡器占空比(DS)与通过电容器C1和C2设置的两个时间常数之比成比例:

作者:JimLepkowski


来源:电子系统设计


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