Для свечения светодиодам нужен ток, который обычно проходит через источник питания к светодиоду. В типичной схеме драйвера светодиода используются транзистор, пропускающий ток, и последовательный резистор, снижающий напряжение, подаваемое на светодиод. К сожалению, энергия
(VSOURCE – VDIODE) × IDIODE.
в комбинации транзистора и резистора тратится впустую, превращаясь в тепло. (Здесь VSOURCE – напряжение источника питания, VDIODE, IDIODE – напряжение и ток светодиода).
Схема на Рисунке 1 позволяет минимизировать эти потери, используя дроссель и генератор для управления током светодиода – энергией, которая в противном случае тратилась бы впустую. Дроссель L1 накапливает энергию и направляет ее обратно в светодиод.
 | |
| Рисунок 1. | Эта схема зажигает светодиод, не тратя энергию впустую, когда напряжение источника питания намного выше рабочего напряжения светодиода. |
Возможно, вы подумали о том, почему бы вместо этого не включить два или более светодиодов последовательно, но такая конфигурация не позволяет изменять интенсивность свечения и при этом экономить энергию. Предложенная схема обеспечивает общий способ экономии энергии, не заставляя беспокоиться о проблемах с интенсивностью свечения или рабочим напряжением устройства. Транзисторы Q1 и Q2 попеременно включаются и выключаются. Q1 увеличивает ток через светодиод от определенного минимального значения, когда он подключает комбинацию L1/светодиод к источнику напряжения. Транзистор Q2 разряжает накопленную в дросселе L1 энергию через светодиод. Ток колеблется между максимальным и минимальным значениями. При анализе этой схемы будем считать, что транзисторы Q1 и Q2 являются идеальными ключами без потерь.
Поскольку дроссель не допускает резкого нарастания тока, он поддерживает средний ток через светодиод на заданном уровне. Кроме того, дроссель накапливает энергию, которая также питает светодиод. Следующие формулы, применимые к выходу элемента G2, определяют время включения (tON) и выключения (tOFF):
где V – напряжение питания, а VT – входное пороговое напряжение КМОП логического элемента при напряжении питания V.
Ожидаемый КПД схемы может достигать 80%.
За счет накопленной энергии ток источника питания в этой схеме меньше тока, проходящего через светодиод.
Ток, проходящий через светодиод, имеет максимальное и минимальное значения, которые определяются временами включенного и выключенного состояний транзисторов Q1 и Q2, а также другими параметрами, такими как индуктивность L1. С белым светодиодом, имеющим прямое падение напряжения около 3 В, в качестве L1 можно использовать дроссель с ферритовым сердечником индуктивностью 5–10 мГн. При напряжении питания от 7 до 15 В в качестве Q2 нужно использовать транзистор с более высоким напряжением обратного пробоя база-эмиттер, чем у изображенного на схеме 2SC1364, например 2SC3134. Транзистор 2SC1364 хорошо работает при напряжении до 9 В. Формулы применимы к CD4011B, хотя эту микросхему можно заменить на HEF4011B, которая потребляет меньше энергии.