用一节电池点亮超高亮LED的设计及制作
用一节电池点亮超高亮led的设计及制作
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。因此。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。而且。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
r1 0.1-2 kω 500ω为宜。大些有利于vt1的饱和。小些有利于电路对称
r2 2 kω
r3 2 kω
r4 100 ω 具体数值视驱动电流而定
c1 0.01 uf
c2 0.01 uf
c3 10-100u f 电解电容
vt1
vt2 9014 β≥ 40的npn管皆可，两管型号最好一致
vt3 8050 pcm ≥1w。icm≥1a。β≥40的中功率npn管皆可
电感l 几百uh 宁大勿小
二极管vd 1n5819 最好是锗管。其压降小。若无。硅管也行
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。
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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。而且。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)。
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c1 0.01 uf
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vt1
vt2 9014 β≥ 40的npn管皆可，两管型号最好一致
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