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程序模拟的 LED 闪光灯电路
接线图
2024年10月20日 19:25 45
admin
图 1 显示了我们将要检查的电路：基于Fairchild Semiconductor 的QTLP690C系列的双晶体管 LED 闪光灯。
中的双晶体管 LED 闪光灯电路原理图。图 1. LTspice 中的双晶体管 LED 闪光灯电路原理图。图片由罗伯特·凯姆提供
这是一个具有复杂操作细节的简单电路。 LED 闪光灯的整体功能并没有什么太令人兴奋的，但即使是经验丰富的电路设计师也可能很难准确解释其组件的电气相互作用如何产生短的周期性 LED 光脉冲。对于那些对电路分析还比较陌生的人或主要设计数字电路的人来说，闪光灯的操作可能完全令人困惑。
在这种情况下，我要做的第一件事就是启动 SPICE 模拟器并开始查看电压和电流关系 - 这正是我们要做的，首先在 LTspice 中，然后在 QSPICE 中。虽然本系列最终是关于模拟器，而不是被模拟的电路，但我们也应该对 LED 闪光灯的行为有更好的理解。
就这样，我们开始进行模拟。
中的关键电流和电压
为了确定照明行为，我们可以运行基本的瞬态分析并绘制通过 LED 的电流。图 2 对此进行了说明。
秒间隔内通过 LED 的电流。
图 2. 10 秒间隔内通过 LED 的电流。图片由罗伯特·凯姆提供
亮起时通过 LED 的电流。
图 3. LED 亮起时流经 LED 的电流。图片由罗伯特·凯姆提供
眨眼持续时间约为 7.2 毫秒，每秒眨眼次数约为 2.8 次。我立刻想到两个问题：
是什么导致模拟开始时出现延迟？
这个正向电流是否足以点亮 LED？
让我们简要回答这两个问题。
是什么导致了延误？
出现这样的延迟，我们应该本能地怀疑有储能元件。为了测试这种怀疑，图 4 添加了一条信号灯电路电容器 (C1) 两端电压的迹线。
仿真图显示 LED 正向电流和电容器两端的电压。
从图 4 可以清楚地看出，电容器的电压最初不为零。仅当电容器放电至一定水平时才会开始闪烁。为了纠正这个问题，我们在 LTspice 的组件属性编辑器中将初始电容器电荷设置为零。该过程如图 5 所示。
在 LTspice 的组件属性编辑器中指定 C1 的初始电荷。
图 6 显示了新的仿真结果。
电容器初始电压设置为零时流经 LED 的电流。
如您所见，我们已成功消除了延迟。
我们有足够的正向电流吗？
我们的仿真图显示 LED 开启时的正向电流约为 8 mA。为了确认这对于 LED 照明来说足够了，我们可以检查与我们的 SPICE 模型相对应的数据表。正如我在本文前面提到的，我们的模拟电路基于 QTLP690C 表面贴装 LED 灯。
图 7 取自 QTLP690C 的数据表。它绘制了 LED 在 20 mA 时的相对发光强度与直流正向电流的关系。
的相对亮度与直流正向电流的关系。
根据该图，8 mA 的正向电流将为我们提供 20 mA 时产生的强度的大约 40%。表 1 给出了 20 mA 时的典型发光强度。
在 20 mA 正向电流下的预期发光强度。
除 QTLP690C-AG 外，20 mA 的正向电流通常会产生 35 mcd 的发光强度。其中 40% 为 14 mcd。就算勉强能看到，也足够亮了。
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