使用 QSPICE 了解和調(diào)整 LED 閃光燈電路
出處：維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于：2024-11-11 16:33:28 | 443 次閱讀
使用模仿 LED 電流-電壓行為的組件（在本例中為與電源串聯(lián)的普通二極管）替換 LED。
手動將 LED 的 SPICE 模型導(dǎo)入 QSPICE。
我們將使用電路的導(dǎo)入 SPICE 模型版本（圖 1）。
圖 1.我們將在本文中研究的 QSPICE LED 閃光燈電路。
我們在上一篇文章中了解到，只有當(dāng)我們在 LED 節(jié)點上給它一點額外的電壓時，電路的導(dǎo)入 SPICE 模型版本才會振蕩。這就是為什么我們添加了您在上圖中看到的V FWD源，當(dāng)與 QTLP690C LED 模型結(jié)合使用時，它會創(chuàng)建一個具有稍高正向電壓的 LED。
正如我們將在下一節(jié)中看到的，使用V FWD還揭示了閃光燈電路照明行為的一個重要方面。
正向電壓如何影響振蕩頻率
圖 2 至圖 4 繪制了三個不同V FWD值下的 LED 電流。圖 2 中的正向電壓為 100 mV，圖 3 中的正向電壓為 400 mV，圖 4 中的正向電壓為 800 mV。
圖 2.添加 100 mV 正向電壓的 LED 閃光燈電路。
圖 3.添加了 400 mV 正向電壓的 LED 閃光燈電路。
圖 4.添加了 800 mV 正向電壓的 LED 閃光燈電路。
并排查看這些圖可以清楚地看出，脈沖頻率隨著正向電壓的增加而增加。出于實際原因，這一點很重要，因為不同的 LED 具有不同的正向電壓特性，這意味著實際電路中的振蕩頻率取決于所選的特定 LED 部件。它還引導(dǎo)我們對方向燈的功能進行一些基本觀察。
了解振蕩行為
節(jié)點V LED實際上相當(dāng)復(fù)雜，直接連接到LED、三個電阻和Q1 的集電極。該節(jié)點的電壓強烈影響振蕩頻率。
快速查看圖 1 中的 Q2B 節(jié)點可以看出，較高的V LED電壓對應(yīng)于較高的Q2基極電壓。這表明V LED的值會以直接改變電路振蕩的方式影響 Q2 的運行。圖 5 顯示了 LED 電流（綠色跡線）和 Q2 集電極電壓（紅色跡線）之間的關(guān)系。
圖 5.當(dāng)電流流過 LED 時 Q2 集電極的電壓行為。上圖顯示了 LED 點亮?xí)r集電極電壓的大幅下降。這告訴我們，當(dāng) LED 導(dǎo)通時，較高的 Q2 基極電壓也會導(dǎo)致 Q2 導(dǎo)通。當(dāng)Q2導(dǎo)通時，其集電極電壓較低。
Q1的基極通過R2連接到Q2集電極節(jié)點，因此其基極電壓也降低。正如我們在圖 6 中看到的，Q1 基極電壓的下降增加了流過 Q1 的電流。
Q1 的基極電壓隨著 Q2 集電極電壓的下降而下降，導(dǎo)致流過 Q1 的電流增加。
現(xiàn)在我們回到了原點——流經(jīng) Q1 的電流被傳送至 LED。我們可以將 LED、Q1 和 Q2 之間的相互作用總結(jié)如下：
LED 照明電流從電源流經(jīng) Q1。
當(dāng)LED導(dǎo)通時，V LED節(jié)點處的電壓較高，該電壓受LED正向電壓特性的影響。
當(dāng)V LED增加時，Q2 傳導(dǎo)更多電流。
增加 Q2 電流會降低 Q1 的基極電壓。
分析和調(diào)整振蕩特性
接下來，我們來看看如何使用RC 網(wǎng)絡(luò)（R6 和 C1）來調(diào)整閃光燈電路的頻率和脈沖寬度。我們首先查看圖 7，該圖繪制了同一時間段內(nèi)通過 LED 的電流和傳遞到 RC 網(wǎng)絡(luò)的電流。
圖 7.流經(jīng) LED 和晶體管 Q2 的電流遵循相同的模式。我們可以看到，傳遞到 RC 網(wǎng)絡(luò)的電流與通過 LED 的電流一致，因此也與 Q2 的電流一致。
正如我們在圖 8 中觀察到的，從 Q2 發(fā)射極流出的電流對電容器 (C1) 充電，從而提高了 RC 網(wǎng)絡(luò)上的電壓 ( V RC )。該電流是電路振蕩行為的關(guān)鍵。
通過 Q2 的電流為 RC 網(wǎng)絡(luò)充電。
Q2 的基極至發(fā)射極電壓隨著V RC 的增加而穩(wěn)定下降。當(dāng)V RC達到某個閾值時，Q2停止導(dǎo)通。這就是導(dǎo)致圖 8 中紅色跡線行為的原因。其陡峭的向上斜率代表充電階段，此后電容器通過 R6 緩慢放電。
現(xiàn)在很明顯，RC 網(wǎng)絡(luò)的充電/放電行為是電路振蕩時序的基礎(chǔ)。 LED 的點亮?xí)r間對應(yīng)于 RC 網(wǎng)絡(luò)的充電持續(xù)時間；從一個脈沖結(jié)束到下一個脈沖開始的延遲是RC網(wǎng)絡(luò)的放電持續(xù)時間。圖 9 對此進行了說明。
LED 閃光燈的完整周期顯示 RC 網(wǎng)絡(luò)的充電和放電。
調(diào)整頻率
綜上所述，我們應(yīng)該可以通過減小R6的值來提高頻率，從而使放電更快。圖 10 通過將 R6 從 800 kΩ 減小到 400 kΩ 對此進行了測試。
R6 = 400 kΩ 時的脈沖頻率。
正如預(yù)期的那樣，降低電阻會導(dǎo)致更高的脈沖頻率。
調(diào)整脈沖寬度
電容越大，充電階段電壓上升越慢，因此我們應(yīng)該能夠通過增加 C1 的值來加寬脈沖。為了測試這一點，圖 11 中的圖是使用 C1 = 10 μF 而不是原始的 3.3 μF 生成的。 R6 的值與圖 10 相同，并且使用相同的橫軸限值，以便可以直接比較脈沖寬度。
C1 的脈沖寬度 = 10 μF，比之前增加了 6.7 μF。
正如您所看到的，新的脈沖明顯更寬。通過對 RC 網(wǎng)絡(luò)進行相對簡單的更改，我們可以控制 LED 閃光燈的脈沖重復(fù)率和脈沖寬度。
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