雙門(mén)反相器振蕩器可省電并提高LED亮度

這里所述的解決方案使用高峰值電流獲得亮LED，并使用低平均電流降低功耗。LED振蕩電路通過(guò)以短時(shí)間的“開(kāi)”和長(zhǎng)期的“關(guān)”提供低功率周期波形的方法來(lái)達(dá)到這些要求(圖1)。

脈沖LED由于兩方面的原因可比直接驅(qū)動(dòng)的LED更亮。首先是作為峰值檢波器和積分器的人眼功能。因此，眼睛察覺(jué)到峰值與平均亮度之間某處脈沖LED的亮度。查看LED的相對(duì)效率對(duì)峰值電流的曲線也顯示出另一個(gè)原因。

例如，在30mA的脈沖電流時(shí)，安捷倫的翡翠綠HLMP發(fā)光二極管(LED)的亮度約為同等直流驅(qū)動(dòng)電路的30％。注意脈沖電路并非總是產(chǎn)生更亮的LED，在10mA下，直流電路會(huì)產(chǎn)生更亮的峰電流LED。

振蕩器電路起源于占空比約為50％的常規(guī)雙門(mén)反相器振蕩器。但LED振蕩器電路有兩個(gè)RC時(shí)間常數(shù)，因此無(wú)論占空比還是頻率皆可調(diào)節(jié)。R2和C2控制LED脈沖“開(kāi)”的時(shí)間，而R1和C1控制“關(guān)”的時(shí)間。要確保上電時(shí)的振蕩，增加了與C2并行的R4，通過(guò)電容器提供直流通路。如果使用NAND門(mén)代替反相器，可對(duì)電路進(jìn)行改進(jìn)，使其容納像狀態(tài)指示燈(圖2)之類(lèi)的應(yīng)用“開(kāi)/關(guān)”控制。圖3顯示振蕩器LED驅(qū)動(dòng)電壓V1。

通過(guò)分析在每個(gè)反相器形成的RC網(wǎng)絡(luò)的放電時(shí)間可得出描述振動(dòng)頻率和占空比方程式。為簡(jiǎn)化運(yùn)算，在分析中不包括不包括R3、R4和LED。

利用這些方程式來(lái)預(yù)測(cè)RC電路放電到反相器閾值轉(zhuǎn)換電壓(假定為電源電壓的一半)所需要的時(shí)間。輸出電流的作用是，當(dāng)輸出電流增加時(shí)，實(shí)際的VOH減少。放電到邏輯轉(zhuǎn)換閾值電壓(VTH)(帶有起始電壓(Vi))的RC電路一般方程式為：

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

當(dāng)LED“開(kāi)”的時(shí)間由在反相器U1A端的放電時(shí)間(t1)控制時(shí)，在反相器U1B端的放電時(shí)間(t2)控制LED“關(guān)”的時(shí)間：

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

振蕩器的時(shí)間周期(T)等于第一和第二RC階段充電時(shí)間之和：

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

在V1的振蕩器占空比(DS)與通過(guò)電容器C1和C2設(shè)置的兩個(gè)時(shí)間常數(shù)之比成比例：