低压LED电源。方案、说明

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LED 的低压电源。无线电电子电气工程百科全书

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由于设计特点，可见光范围内的 LED 光辐射源不能在低于 1,6 ... 1,8 V 的电压下发光。这种情况极大地限制了在具有低压（来自一个原电池）电源的设备中使用 LED 的可能性.

所提出的具有低压（0,1 ... 1,6 V）电源的 LED 发射器可用于电压指示、通过光通信通道进行数据传输等。为了给它们供电，您还可以使用超低压电化学电池，其中湿润的土壤或生物活性介质用作电解质。

低压 LED 电源方案的种类繁多，可以简化为两种主要的低压转换为高压的类型。这些是带有电容和电感能量存储设备的电路。

图 1 所示为采用电源电压倍增原理的 LED 电源电路。低频脉冲的发生器，其重复率由链 R1-C1 和持续时间 - R2-C1 决定，由晶体管 pn-p 和 npn 结构制成。从发生器的输出端，通过电阻器 R4 的短脉冲被馈送到晶体管 VT3 的基极，在其集电极电路中连接了红色 LED HL1 和锗二极管 VD1。在脉冲发生器的输出与LED和锗二极管的连接点之间连接一个大容量的电解电容C2。

低压LED电源。基于倍压原理的LED供电方案
图。1。基于倍压原理的LED供电方案

在脉冲之间的长时间停顿期间（晶体管 VT2 闭合且不导通电流），该电容器通过 VD1 和 R3 充电至电源电压。当产生一个短脉冲时，晶体管 VT2 打开。电容器 C2 的带负电板连接到正电源轨。二极管 VD1 被锁定。充电后的电容器 C2 与电源串联并加载在链上：LED 是晶体管 VT3 的发射极-集电极结。由于晶体管 VT3 由同一脉冲解锁，因此其发射极-集电极电阻减小。因此，几乎两倍的电源电压（不包括轻微的损耗）在短时间内被施加到 LED 上 - 随后是明亮的闪光。之后，周期性地重复电容器C2的充放电过程。

当使用发光电压为 307 ... 1,35 V 的 AL1,4KM 型 LED 时，发生器的工作电压为 0,8 ...，此时设备消耗的电流为 1,6 mA。

由于发生器以脉冲模式工作，因此会产生引人注目的明亮闪光。在电路中，有必要使用虽然电压低，但体积较大的大容量电解电容器C2。

基于多谐振荡器的低压 LED 电源如图 2、3 所示。其中第一个是基于非对称多谐振荡器，它产生具有大脉冲间停顿的短脉冲。储能器 - 电容器 C3 - 周期性地从电源充电并放电到 LED，将其电压与电源电压相加。

低压LED电源。基于非对称多谐振荡器的低压LED电源
图 2。基于非对称多谐振荡器（脉冲发光）的低压LED电源

与之前的电路相比，发生器（图 3）提供了 LED 发光的连续特性。该设备基于对称多谐振荡器并在更高频率下工作。在这方面，该电路中电容器的电容非常小。当然，辉光的亮度明显降低，但电源电压为 1,5 V 时发生器消耗的平均电流不超过 3 mA。

低压LED电源。基于非对称多谐振荡器的低压LED电源
图 3。基于对称多谐振荡器的低压LED电源（持续发光）

用于为 LED 发射器供电的电容型电压转换器（具有倍压功能）理论上最多只能将工作电源电压降低 60%。由于逐渐增加的损耗和转换器效率的降低，为此目的使用多级电压倍增器是没有希望的。

在进一步降低电源电压方面更有希望的是具有感应能量存储的转换器。由于过渡到使用感应能量存储设备的发电机电路的 LC 版本，可以显着降低电源电压的下限。

在第一个方案中，电话胶囊被用作感应能量存储器（图 4）。在光辐射的同时，发生器产生声学信号。当电容器的电容增加到 200 微法拉时，发生器切换到脉冲操作模式，产生间歇性的光和声音信号。一种有点不寻常的结构被用作有源元件 - 由正反馈覆盖的各种导电类型的晶体管的串联连接。

低压LED电源。具有感应（电话胶囊）能量存储的源
图 4。具有感应（电话胶囊）能量存储的源

图 5 和图 6 中用于为 LED 供电的电压转换器是在模拟注入场效应晶体管的基础上制成的。第一个转换器（图 5）使用组合电感-电容电路来增加输出电压，将电容电压加倍原理与在开关电感上获得增加的电压相结合。

低压LED电源。电压转换器，用于在 1 号注入场效应晶体管的模拟上为 LED 供电
图 5。电压转换器，用于在 1 号注入场效应晶体管的模拟上为 LED 供电

最简单的发生器是基于注入场效应晶体管的模拟（图 6），其中 LED 同时起到电容器的作用并且是发生器的负载。该器件在较窄的电源电压范围内工作，但 LED 的亮度非常高，因为转换器是纯电感性的并且效率很高。

低压LED电源。电压转换器，用于在 2 号注入场效应晶体管的模拟上为 LED 供电
图 6。电压转换器，用于在 2 号注入场效应晶体管的模拟上为 LED 供电

图 7 显示了用于为 LED 提供低压的变压器型发生器。发生器包含三个元件，其中一个是发光二极管。如果没有 LED，该设备是最简单的阻断发生器，并且可以在变压器的输出端形成相当高的电压。如果您使用 LED 作为发电机负载，它会开始发出明亮的光。电路中采用铁氧体环F1000 K10x6x2,5作为变压器。变压器的绕组有 15 ... .20 匝 PEV 线，直径为 0,23 mm。在没有发电的情况下，变压器绕组之一的末端被互换。

低压LED电源。用低压为 LED 供电的变压器型发电机
图 7。用低压为 LED 供电的变压器型发电机

当改用1T311、1T313等高频锗晶体管并使用MIT-9、TOT-45等统一脉冲变压器时，工作电压下限可降低至0,125V。

为了避免损坏 LED，所有考虑电路的电源电压不应超过 1,6 ... 1,7 V。

作者：M. Shustov，托木斯克；出版：radioradar.net

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