Преобразователь напряжение-ток для питания белого светодиода
EDN, June 27, 2002
Иногда возникает необходимость зажечь белый светодиод от одной 1,5 вольтовой батарейки. К сожалению, прямое напряжение белых светодиодов лежит в диапазоне от 3 до 4 вольт. Поэтому необходимо применить преобразователь напряжения, что бы светодиод мог работать от одной батарейки. Используя схему, изображённую на рисунке 1, содержащую всего несколько компонентов, можно заставить светиться один белый светодиод или два последовательно соединённых зелёных. Схема является преобразователем напряжение-ток и преобразует напряжение батареи в ток, питающий светодиод. Изменяя номинал резистора R3 можно регулировать ток, и как следствие яркость свечения светодиода. При включении переключателя S через резистор R2 на базу транзистора Q2 подаётся ток смещения. Транзистор Q2 включается, и его коллекторный ток через резистор R3, включает транзистор on Q1. Теперь ток, идущий через индуктивность L1 будет увеличиваться. Скорость роста тока зависит от величины индуктивности и напряжения питания. Ток через индуктивность L1 будет увеличиваться до тех пор, пока он не достигнет максимального значения, зависящего от коэффициента усиления транзистора Q1. Поскольку величина сопротивления R3 задаёт базовый ток транзистора Q1, то ток коллектора транзистора Q1 будет тоже ограничен.
Как только ток через индуктивность L1 достигнет максимального значения, то скорость изменения тока изменится. В этот момент полярность напряжения на индуктивности L1 поменяется на противоположную. Это отрицательное напряжение, пройдя через конденсатор C1, закроет транзистор Q2, а транзистор Q2 в свою очередь закроет транзистор Q1. Отрицательное напряжение на катушке L1 будет расти до тех пор, пока оно не достигнет прямого напряжения светодиода D1. Теперь всплеск тока, протекающего через индуктивность L1 и светодиод D1 падает до нуля. Далее транзистор Q2 снова включается током, проходящим через сопротивление R2, и цикл повторяется. Изменяя сопротивление резистора R3, можно установить максимальный ток, проходящий через индуктивность L1 и светодиод. Яркость светодиода линейно зависит от тока, протекающего через него. Поэтому изменяя значение резистора R3 можно регулировать яркость свечения.
Рис. 1.
Не важно, какой светодиод используется; прямое напряжение на светодиоде будет увеличивается до тех пор, пока пиковый ток через катушку L1 не потечёт через светодиод. Различные величины падения напряжения у различных светодиодов приводят к разной скважности импульсов, но пиковый ток, протекающий через светодиод, не меняется. С параметрами элементов, указанными на рисунке 1, схема генерирует на частоте примерно 30 кГц и даёт ток величиной 20 мА, протекающий через светодиод. Скважность импульсов зависит от отношения напряжения питания к прямому напряжению на светодиоде.
Преимущество данной схемы по сравнению с другими в том, что не требуется устанавливать токоограничительный резистор последовательно со светодиодом. Пиковый ток, проходящий через светодиод зависит от величины резистора R3 и коэффициента усиления транзистора Q1.
Сюзанна Нелл, г. Брайтенфурт, Австрия;
Под редакцией Билла Тревиса.