1.2V LED 閃爍燈電路, 動作的原理

xiaolaba

高速公路改建的時候旁邊很多這種工地警示燈, 撿到一個, 看了PCB, 劃了電路圖, 但是不太明白他的動作原理
請看到的前輩指點一二
謝謝

1.2V LED 閃爍燈電路, 動作的原理

1.2V LED 閃爍燈電路, 動作的原理

1.2V LED 閃爍燈電路, 動作的原理

1.2V LED 閃爍燈電路, 動作的原理

短片可以看到他的閃爍過程,



補充內容 (2016-8-29 12:21 PM):
經過提煉, 模擬結果和實驗結果出籠了, 各路高手指引的功德, 有興趣學習精華的, 祥看下面每個回貼.
要速食的, 直接看18樓

macliu

無穩態電路？

woodyduck

RC振盪電路.

C2的充放電, 控制Q2及Q1的ON、OFF, 進而控制Q3及Q4的ON、OFF.

cremaker

這種警示燈，通常都搭配一片55 X 55 的太陽能充電板使用！以大家可在上面看到一個NI CD 1.2V 的充電池！

cremaker

這種警示燈，我也有一個，很有意思的，有些問題請教（請參考xiaolaba 的圖）。

0. 附圖1 在應用時都時保持 ON 的狀況，2 則是接一個太陽能電板
1. 它只有晚上才會閃，但圖中沒任何感應元件，如光敏電阻，那麼問題來了，它是如何控制在晚上才閃，白天不閃

ysc

cremaker 發表於 2016-8-24 09:24 AM
這種警示燈，我也有一個，很有意思的，有些問題請教（請參考xiaolaba 的圖）。

0. 附圖1 在應用時都時保持 ...

有感光元件......就是太陽能板電池。

白天時太陽能板發電對電池充電，由於有D7接地所以VCC剩下D7順向電壓，夜間太陽能板無發電，電池提供電源讓警示燈閃爍，這個電路簡潔又巧妙。

ciko.ciko

ysc 發表於 2016-8-24 09:55 AM
有感光元件......就是太陽能板電池。

白天時太陽能板發電對電池充電，由於有D7接地所以VCC剩下D7順向電 ...

文中"由於有D7接地所以VCC剩下D7順向電壓",感覺應修正為"VCC剩下D7逆向電壓"?

ysc

ciko.ciko 發表於 2016-8-24 11:37 AM
文中"由於有D7接地所以VCC剩下D7順向電壓",感覺應修正為"VCC剩下D7逆向電壓"? ...

是D7的順向電壓沒錯喔，雖然充電時VCC電壓變成約-07V，但確實是因為D7順向電壓Vf產生的。
充電電流迴路如下，這種電路技巧在LED緊急照明燈也蠻常見的，差別在充電來源是插座電源。

duke83

線路圖有畫錯，R1 與 Q1 相接這一點不是接到 Vcc，改過來後才合理線路才會動作。

貼上我隨手畫的線路


簡單工作說明：（請繼續補充）
J2 接太陽電池，只要此接點有電壓就會讓 R1, D7與 Q1 相接之點電壓降低讓低頻振盪器不工作。
Q1 與 Q2 構成一個低頻振盪器，振盪頻率由 R3+R2 與 C2 來決定，輸出低頻訊號給下一級。
Q3 與 Q4 構成一個高頻振盪器，與 L1 產生夠高的電壓才能驅動 LED 使其發光，否則 1.2V 的 Vcc 電壓是無法讓 LED 發光。
L1 數值是 10uH，此數值決定了 LED 的亮度而不用限流電阻（數值越大亮度越高也越耗電），C3 是回授電容跟也跟震盪頻率有關。

這種產業電路都是很省零件與成本的，有些人就是很會設計這類電晶體應用線路，的確是很有技巧。

單晶片微電腦

可以裝在腳踏車上。

duke83

單晶片微電腦 發表於 2016-8-24 02:23 PM
可以裝在腳踏車上。

這個電路估計不會省電，原設計每天都能充到電，亮度高安全因素是第一考量。

我用過最省電的 LED 閃爍器是 LM3909，一個三號電池能夠連續使用超過兩年，線路簡單電壓低到 0.9V 還能繼續閃爍（電壓越低閃爍越慢）。

maxcar

腳踏車閃爍器便宜到不行
還有多模式
還防水
實用上買新的更便宜

xiaolaba

一口氣看完前輩們的提示和討論結果, 確定了研究這個的動機和疑問和大家所說的是一致的. 樓上有指出6K8的連線, 確實是劃錯了. 會提出疑問是因為現在手邊沒有工具看波形, 但是用 LTSPICE 卻看不到高頻部分有震盪, 所以希望前輩們提出一下看法.

電源部分, Y大解釋很詳細. 撿到的時候是破殼的, 沒看到太陽能電池存在. 不過開關通電後會閃. 跟買來的那隻3V的有不同電路設計, 1.2V低壓的, 所以來研究這怎樣達成.

這是低頻部分的震盪器波形, 估計和實物不會差太遠. 原理應該是9樓D大解釋得最詳細. 如果Q4是負責高頻震盪的主要元件, 那波形應該會經過R5被調製而不是單純這個樣子, 猜測是這樣.

1.2V-LED-flasher-low-osc.JPG

另外這個是高頻震盪器波形, 估計和實物差很大, 因為這樣LED是不可能亮的. 而且這個很像是Colpitts 震盪器, 但是又不完全一樣.

1.2V-LED-flasher-high-osc.JPG

xiaolaba

duke83 發表於 2016-8-24 01:28 PM
線路圖有畫錯，R1 與 Q1 相接這一點不是接到 Vcc，改過來後才合理線路才會動作。

貼上我隨手畫的線路

D大的解說其他部分都應該好理解. 除了以下一點
這個LED正極接在+1.2V, 驅動電壓必須低才會亮, 高了應該不亮.
有機會必須看看波形.

duke83

麵包板插一下電路就能工作了，模擬的軟件只能用在比較標準的線路上許多時候跟實際差很多。

先看一下輸出的波型在 L1 兩端電壓達到 2.5Vpp，L1 我手邊沒有 10uH 用 82uH 代（很亮），C3 一樣是 100pF 震盪頻率約一百多 KHz。

請注意 Scope 軌跡的直流準位在銀幕中心，所以波形擺幅是 +1V 與-1.5V。

麵包板上的零件，探棒夾在 L1 上。


R2,R3 用 1M，C2 用 1uF，這樣閃爍的頻率就已經很慢了約 1Hz，電晶體使用 3904 與 3906。
這種簡單的線路牽一髮動全身，有些零件用的不一樣其特性就會大變，這是我經調整過後在實驗工作上比較好的數值。

關於詳細的工作原理，歡迎大家再多想一下再來討論，或是也來插麵包板。

duke83

xiaolaba 發表於 2016-8-25 10:31 AM
D大的解說其他部分都應該好理解. 除了以下一點
這個LED正極接在+1.2V, 驅動電壓必須低才會亮, 高了應該不 ...

你的說法是對的，我先前說的電壓要夠高才會亮指的是在 LED 兩端的電壓。

實際的電路透過電感產生了負極性電壓讓才讓 LED 有足夠的壓差而發光。

您應該趕快去找一台 Scope 否則玩線路好像瞎子摸象，如果你在台北我可以拿一台給你。

bobbie_168

還有洗電路板還會有所差異,零件值還需增減一二

xiaolaba

完整的模擬圖, 實物電流量測的結果和模擬圖的數字常不多, 估計模擬結果和實際的電路不會差太遠了. 有需要的參考看看.


單獨觀察高頻震盪器的工作過程

1.2V LED 閃爍燈電路, 動作的原理

完整的電路工作過程

1.2V LED 閃爍燈電路, 動作的原理

scottwang

麻煩你把asc檔壓縮後上傳.

xiaolaba

模擬的工具免費下載, 下载 LTspice IV for Windows (August 24, 2016更新)
http://ltspice.linear.com/software/LTspiceIV.exe

有關 SPICE 指令也可以看看這個http://bwrcs.eecs.berkeley.edu/C ... de/analyses_fr.html


LTSPICE 的模擬的源碼,
文件存儲位置 C:\Program Files (x86)\LTC\LTspiceIV
文件名稱 1.2V LED flasher.asc

下載源碼 1.2V LED flasher.zip (1.23 KB, 下載次數: 0, 售價: 2 個酷幣)

2016-8-29 12:29 PM 上傳

點擊文件名下載附件
1.2V LED Flasher

, 設定2個酷幣, 沒錢錢就自己剪貼以下

1. Version 4
   
2. SHEET 1 1200 680
   
3. WIRE -304 -352 -448 -352
   
4. WIRE 320 -352 -304 -352
   
5. WIRE 656 -352 320 -352
   
6. WIRE -448 -304 -448 -352
   
7. WIRE 608 -208 528 -208
   
8. WIRE 656 -208 656 -352
   
9. WIRE 656 -208 608 -208
   
10. WIRE 688 -208 656 -208
    
11. WIRE 768 -208 688 -208
    
12. WIRE -448 -176 -448 -224
    
13. WIRE 528 -160 528 -208
    
14. WIRE 608 -160 608 -208
    
15. WIRE 688 -160 688 -208
    
16. WIRE 768 -160 768 -208
    
17. WIRE -304 -144 -304 -352
    
18. WIRE 528 -64 528 -96
    
19. WIRE 608 -64 608 -96
    
20. WIRE 608 -64 528 -64
    
21. WIRE 656 -64 608 -64
    
22. WIRE 688 -64 688 -96
    
23. WIRE 688 -64 656 -64
    
24. WIRE 768 -64 768 -96
    
25. WIRE 768 -64 688 -64
    
26. WIRE 320 48 320 -352
    
27. WIRE 384 48 320 48
    
28. WIRE 656 48 656 -64
    
29. WIRE 656 48 480 48
    
30. WIRE -304 80 -304 -64
    
31. WIRE -256 80 -304 80
    
32. WIRE 128 80 -160 80
    
33. WIRE 496 160 336 160
    
34. WIRE 656 160 656 48
    
35. WIRE 656 160 560 160
    
36. WIRE -208 192 -208 144
    
37. WIRE -192 192 -208 192
    
38. WIRE -96 192 -112 192
    
39. WIRE 656 208 656 160
    
40. WIRE -208 240 -208 192
    
41. WIRE 432 240 432 112
    
42. WIRE 656 256 656 208
    
43. WIRE -96 288 -144 288
    
44. WIRE -16 288 -16 192
    
45. WIRE -16 288 -96 288
    
46. WIRE 0 288 -16 288
    
47. WIRE 16 288 0 288
    
48. WIRE 96 288 64 288
    
49. WIRE 128 288 128 80
    
50. WIRE 128 288 96 288
    
51. WIRE 192 288 128 288
    
52. WIRE 288 288 272 288
    
53. WIRE 336 288 336 160
    
54. WIRE 336 288 288 288
    
55. WIRE 368 288 336 288
    
56. WIRE 128 320 128 288
    
57. WIRE 288 336 288 288
    
58. WIRE -208 416 -208 336
    
59. WIRE 128 416 128 400
    
60. WIRE 128 416 -208 416
    
61. WIRE 288 416 288 400
    
62. WIRE 288 416 128 416
    
63. WIRE 432 416 432 336
    
64. WIRE 432 416 288 416
    
65. WIRE 656 416 656 336
    
66. WIRE 656 416 432 416
    
67. WIRE 128 432 128 416
    
68. FLAG 128 432 0
    
69. FLAG -448 -176 0
    
70. FLAG 656 208 Hi-osc
    
71. IOPIN 656 208 Out
    
72. FLAG -96 288 VBL
    
73. FLAG 96 288 Low-osc
    
74. FLAG 336 160 feedback
    
75. SYMBOL res 288 272 R90
    
76. WINDOW 0 0 56 VBottom 2
    
77. WINDOW 3 32 56 VTop 2
    
78. SYMATTR InstName R5
    
79. SYMATTR Value 220
    
80. SYMBOL cap 304 336 M0
    
81. SYMATTR InstName C1
    
82. SYMATTR Value 1000p
    
83. SYMBOL cap 560 176 M270
    
84. WINDOW 0 32 32 VTop 2
    
85. WINDOW 3 0 32 VBottom 2
    
86. SYMATTR InstName C3
    
87. SYMATTR Value 100p
    
88. SYMBOL cap 64 272 R90
    
89. WINDOW 0 0 32 VBottom 2
    
90. WINDOW 3 32 32 VTop 2
    
91. SYMATTR InstName C2
    
92. SYMATTR Value 1湩
    
93. SYMBOL res 112 304 R0
    
94. SYMATTR InstName R4
    
95. SYMATTR Value 10k
    
96. SYMBOL voltage -448 -320 R0
    
97. WINDOW 123 0 0 Left 2
    
98. WINDOW 39 24 124 Left 2
    
99. SYMATTR InstName V1
    
100. SYMATTR Value 1.2
     
101. SYMBOL res 0 176 R90
     
102. WINDOW 0 0 56 VBottom 2
     
103. WINDOW 3 32 56 VTop 2
     
104. SYMATTR InstName R2
     
105. SYMATTR Value 360k
     
106. SYMBOL res -96 176 R90
     
107. WINDOW 0 0 56 VBottom 2
     
108. WINDOW 3 32 56 VTop 2
     
109. SYMATTR InstName R3
     
110. SYMATTR Value 2Meg
     
111. SYMBOL ind 672 240 M0
     
112. SYMATTR InstName L1
     
113. SYMATTR Value 10焙
     
114. SYMBOL res -320 -160 R0
     
115. SYMATTR InstName R1
     
116. SYMATTR Value 6.8k
     
117. SYMBOL LED 784 -160 M0
     
118. SYMATTR InstName D1
     
119. SYMATTR Value NSPW500BS
     
120. SYMBOL LED 704 -160 M0
     
121. SYMATTR InstName D2
     
122. SYMATTR Value NSPW500BS
     
123. SYMBOL LED 624 -160 M0
     
124. SYMATTR InstName D3
     
125. SYMATTR Value NSPW500BS
     
126. SYMBOL LED 544 -160 M0
     
127. SYMATTR InstName D4
     
128. SYMATTR Value NSPW500BS
     
129. SYMBOL npn 368 240 R0
     
130. SYMATTR InstName Q4-S8050
     
131. SYMATTR Value 2N3904
     
132. SYMBOL npn -144 240 M0
     
133. SYMATTR InstName Q2-S8050
     
134. SYMATTR Value 2N3904
     
135. SYMBOL pnp -160 144 M270
     
136. SYMATTR InstName Q1-S8550
     
137. SYMATTR Value 2N3906
     
138. SYMBOL pnp 480 112 M270
     
139. SYMATTR InstName Q3-S8550
     
140. SYMATTR Value 2N3906
     
141. TEXT -256 -280 Left 2 ;1.2V LED Flasher\nSolar panel to charge Ni-MH battery\nHi-freq-osc\n \nxiaolaba\n2016-AUG-23, physical circuit is owrking in charm,\nbut LTspice has no show any waveform, why?\n \n2016-AUG-25, review the first attempts with LTspice, uic hato set\nChange control to startup uic, replace LED with forward voltage higher than 0.7v\n \n2016-AUG-28, re-arrange C1& C3 position for easy reading
     
142. TEXT -480 456 Left 2 !.tran 0 10 0 10 startup uic
     
143. TEXT 488 104 Left 2 ;feedback cap
     

複製代碼

scottwang

果然對於特殊的電路,LTspice還是無法模擬,把無穩態變成單穩態了.