利用555定時器構成白光LED電壓調(diào)節(jié)器的方法

首次輸入電壓V_S后，D1將使存儲電容器C1充電直到其電壓略低于V_S。最初，晶體管Q2處于截止狀態(tài)，IC1的復位輸入為高電平，輸出端(OUTPUT)為高電平，以讓電流能經(jīng)過R1給C2充電。

這段時間內(nèi)，R4拉動放電端(DISCHARGE)導通晶體管Q1，電感L1中的電流I_L開始斜線增大。由于Q1飽和，因此D3和LED都處于反向偏壓狀態(tài)。

當C2的電壓超過IC1中管腳6的極限電壓(THRESHOLD)時，輸出端(OUTPUT)與放電端(DISCHARGE)都變?yōu)榈碗娖?，Q1截止。所產(chǎn)生的反電動勢越過L1，使LED的陽極電壓瞬間升高到V_A，V_A大于V_S，因此LED被點亮。這時，二極管D3處于正向偏壓狀態(tài)，并拉動IC1的輸入電壓V+直到比V_S高2~4V。

然后，C2立刻經(jīng)由晶體管D2和電阻R2迅速放電，準備好下一個循環(huán)。倘若恰當選擇R5和R6的阻值，在LED復位輸入的同時Q2導通。當L1儲存的能量耗盡的時候，LED和晶體管D3再次進入反向偏壓狀態(tài)，V_A減小到一個較低的水平。Q2立刻關斷，允許IC1開始另一個循環(huán)，C2再次開始經(jīng)由R1充電。該過程每秒鐘重復數(shù)千次，因此LED能夠被持續(xù)點亮。

本電路利用三個“竅門”來優(yōu)化性能。第一，晶體管D3的自增益能夠提高定時器的輸入電壓，即使在V_S降到1V以下時，電路也能繼續(xù)正常工作。此外，它經(jīng)由R4為Q1提供增強的基極驅(qū)動。

第二，經(jīng)由Q2的反饋確保了在L1的能量耗盡時，新的循環(huán)能夠開始，從而使LED的平均電流最大化。

第三，Q1不是由定時器輸出端，而是由定時器漏極的放電終端來驅(qū)動的，因此基極驅(qū)動不依賴于555定時器輸出終端的電流源性能。

晶體管Q1必須是低飽和型，其驅(qū)動時間為t_ON：t_ON= K×R1×C2

其中K是一個常量，由實際使用的555定時器類型決定。

LED的峰值電流大約等于最大感應電流I _L(MAX)，這里：I_L(MAX)= [(V_S－V_CE(SAT))/L1] × t_ON如果Q1的飽和電壓較低，例如低于50mV，則V_CE(SAT)可忽略，上式簡化為：I _L(MAX)=( V_S/L1) ×t_ON

因此，對于一個特定的V_S值，通過選擇R1、C2和L1的值可以得到I_L(MAX)的最大值，從而在不超過峰值電流額定值的情況下使LED達到最大亮度。

必須適當選擇電阻R5和R6，以確保在V_A=V_S時Q2被關斷(在首次激勵的情況下)，在LED正向偏壓(V_A>V_S)時被導通。Q2本身必須是高電流增益的小信號器件。

為了達到高效率、低電壓工作模式，必須使用CMOS定時器，例如Intersil公司的ICM7555或者TI的TLC555。這些類型的定時器都有在2.0V低電壓下運行的特殊功能。此外，它們的內(nèi)部放電晶體管能夠使管腳7的電壓降至100mV甚至更低，從而確保Q1被完全關斷。

在一個測試電路，IC1使用TLC555，Q1 = ZTX649、Q2 = BC546、L1 = 100 μH、 R5 = 56 kΩ、 R6=10kΩ，該電路能夠在V_S等于1.0V的低電壓下啟動。這個電路能使Lumileds(www.lumileds.com)的白光LED達到最好的亮度。

晶體管Q1的上升時間(t_ON)大約為20 μs，使得在V_S =1.5 V時峰值感應電流大約為300 mA。但是改變C2、R1或者C2、R1、L1的值就可以改變峰值感應電流，使用ICM7555也能達到相同的性能，盡管其最低導通電壓會略高于1.2V。

這個電路對單個LED應用非常理想，因為即使輸入電壓低于1.0 V，它仍能使LED保持足夠的亮度。當然，可以把兩個或者更多LED串聯(lián)在一起，盡管其亮度會相應降低。