反激式開關電源可在1.1V電壓下工作并點亮HBLED燈

本設計實例展示的是一種利用單節(jié)1.5V電池驅動小功率電子電路的方法。它基于一種自激振蕩器設計，該自激振蕩器可驅動一個反激式變壓器生成更高的可控電壓。本設計可以用來為模擬電路、微控制器以及其他任何輕負載供電。

該電源電路經(jīng)過設計、仿真并最終構建出來。它能夠以小于50mW的功耗，甚至在電壓降至1.1V的條件下可靠運行。經(jīng)測試，對于給定的電路值，通過調整單個電阻器的值所產(chǎn)生的穩(wěn)壓輸出在6V～24V之間。輸出功率足以驅動低功耗模式(15μA@32kHz)下的PIC微控制器。在沒有任何修改的情況下，該電路還可作為一個閃光燈，以0.1Hz～20Hz的速率點亮一串LED燈或一個LED電源指示燈。雖然對于其他“簡單”任務來說，這種設計可能看起來電路過多，但考慮到具有電源電壓低以及輸出可調節(jié)或閃爍受控的優(yōu)勢，該設計仍有價值。

為了用該電路在圖1所示+VREGOUT處獲得穩(wěn)壓輸出，例如下文提到的20.7V，應將電阻器R2和R3分別設置為680Ω和100kΩ。R11兩端的電壓通過R5/R11分壓器設置為140mV左右。由Q1構成的振蕩器在施加電源的情況下持續(xù)運行，并將能量由L2磁耦合至L3。一旦C1兩端的電壓上升至超過2V，則比較器U1將得到有效供電。一開始，R2兩端的電壓會隨著電容器的充電而逐漸升高，直至其超過R11兩端的電壓。在該連接方式下，集電極開路的比較器U1會不斷將該電壓與140mV進行比較。由Q2/Q3組成的晶閘管未上電，且未被U1的輸出電壓觸發(fā)。電容器持續(xù)順暢充電。因此，基于R2與R3的組合值，U1輸出電壓將在以下情形升高：

T1可使用不同形狀和尺寸的磁芯。為重現(xiàn)上述結果，建議采用電感因數(shù)約為80nH且相對磁導率(μ)約為80的磁芯。EPCOS公司訂單編號為B66361G0100X1的ETD磁芯、Ferroxcube公司的環(huán)形磁芯TN33/20/11-2P80或類似產(chǎn)品都非常適用。

對于圖1中的元件值(除R2= 680Ω和R3=100kΩ外)，當VC1=20.7V時，晶閘管將被觸發(fā)。輸出濾波器由L4和C3構成。C1在電路中擔任兩種角色：第一，作為電荷存儲“桶”;第二，與R10一起提供一定的環(huán)路穩(wěn)定性。電阻器R4用于上拉U1的開路集電極，而D3用于防止U1的輸出偏置受到擾亂。

圖1：1.5V逆變器的電路圖。

電感器L1和L2(10匝，22AWG)及L3(130匝，32AWG)纏繞在一個Fair-Rite公司器件編號為5961001801的磁芯上。

要將電路用作一個三LED閃光燈/頻閃燈，R10應為100Ω。對于圖中所示的元件值，當VC1=6.33V時，晶閘管被觸發(fā)。一旦晶閘管被觸發(fā)，Q4基極將會被施加約為2V的脈沖，使之完全開啟。這將產(chǎn)生較大的Q4集電極電流，導致C1快速放電。如果該集電極電流產(chǎn)生并流過一串LED或單個LED電源指示燈，LED將會逐漸變亮，直至Q4基極的驅動電壓較大時出現(xiàn)明亮閃光。放電也會關閉U1(即其電源電壓降至2V以下)。因此，在C1恢復充電過程前，VR2會降至約43mV的最低值，然后重復上述過程。LED閃爍時，需要加上一個限流電阻(R10)，否則LED會損壞。仿真顯示，在50%處所測得的峰值電流脈沖為3.3A，持續(xù)時間為50μs。閃爍率可以通過改變R2或R11進行調整(圖2)。

圖2：LTspice仿真得到的LED閃光燈/頻閃燈中的時序波形。

R10中的電流是在假定LED電源指示燈D4未連接的情況下測得的。