由于白光led正向電壓一般為3~5v，用一節(jié)電池驅(qū)動白色led顯然存在種種困難。本設(shè)計利用單柵施密特倒相器，例如的74hc14或者nc7sp14 的超低工作電壓性能(圖1)。當(dāng)首先加上電池電源時，肖特基二極管d1導(dǎo)通，大家熟悉的施密特觸發(fā)器非穩(wěn)態(tài)多頻振蕩器開始振蕩，振蕩頻率取決于定時元件c2和r1。當(dāng)ic1的輸出變?yōu)楦唠娢粫r，晶體管q1導(dǎo)通，電感器l1中的電流開始逐漸增大。 電感器電流的最大電平，即峰值電平為il(peak)=(vbatt-vce(sat))×ton/l1，式中vbatt為所加的電池電壓，vce(sat)為q1的飽和電壓，而ton為施密特觸發(fā)器輸出高電平脈沖的持續(xù)時間。如果q1的飽和電壓譬如說低于50 mv，則可以忽略vce(sat)并將公式簡化為il(peak)=vbatt×ton/l1。
在ton結(jié)束時，倒相器輸出變?yōu)榈碗娢?，q1截止，電感器l1兩端的電壓極性反轉(zhuǎn)。由此產(chǎn)生的"逆轉(zhuǎn)"電壓立即使q1的集電極電壓升高到超過vbatt，并使串聯(lián)的led和d2正向偏置。這一動作使led因有等于il(peak)的最大正向電流流過而發(fā)光，并將ic1的供電電壓vboot升高到比vbatt還大的一個二極管壓降。此時d1是反向偏置的，而且反向偏置的時間與電路保持振蕩的時間相同。由此產(chǎn)生的ic1的"自舉"電源電壓確保非穩(wěn)態(tài)多頻振蕩器即使在vbatt降低到很低電平時仍能夠繼續(xù)工作。c2的電容值和r1的阻值應(yīng)選擇得能產(chǎn)生幾微秒的時間常數(shù)，從而允許電感器l1的電感值很小。例如，一個參數(shù)值分別為c2=68 pf，r1=39 kω和l1=47μh的測試電路在vbatt=1v時產(chǎn)生約為150 khz的工作頻率。由此得到的ton=3μs這一參數(shù)值可導(dǎo)致約為65 ma的峰值電感器電流，并使白色led產(chǎn)生極高的亮度。即使vbatt小至500 mv，相應(yīng)的33 ma峰值電流仍可產(chǎn)生足夠的led發(fā)光強度。
為了在最低電源電壓下維持高峰值電流，并因而產(chǎn)生足夠的led亮度，電感值應(yīng)該盡可能小些。然而，l1也不能太小，否則峰值電流在vbatt為最大值時就可能超過led的額定最大電流。切記電感器應(yīng)該有足夠大的額定電感值，以保證其在最大峰值電流值時不會飽和。開關(guān)晶體管q1應(yīng)該具有很低的飽和電壓，以便將損耗降到最低并產(chǎn)生盡可能最高的峰值電流。增加d3和c4兩個元件，能使電路產(chǎn)生一個輔助電源電壓vaux，供用來驅(qū)動低功耗電路，而不會對led的亮度產(chǎn)生不利影響。在電池電壓為1v時，該測試電路能使白色led產(chǎn)生良好的發(fā)光強度，并可向輔助負(fù)載輸出4.7v電壓和幾乎1.5 ma的電流。即使在vbatt=500 mv時，該測試電路也可為10kω負(fù)載提供340 μa的電流，并維持足夠大的led亮度。要注意的是，ic1無法從輔助電路獲得供電，因為vaux很容易超過所建議的兩類器件的最大額定電壓。
最小啟動電壓主要取決于用做d1的器件。采用高質(zhì)量肖特基二極管的種種測試表明，最小加電電壓只有800mv。你只要用pnp晶體管q2替代d1，就可進(jìn)一步降低最小啟動電壓電平(圖1b)。這種改進(jìn)使得測試電路在室溫下僅需650 mv就可以啟動。但要注意的是，q2的集電極-基極結(jié)在靜態(tài)條件下變成正向偏置，從而造成其基極偏置電阻浪費電能。該電路盡管非常簡單，但卻能使高亮度led產(chǎn)生引人入勝的效果。在將l1降低到10μh和vbatt=1v的條件下，該電路能在luxeon lxhl-pw01白色led中產(chǎn)生了220 ma的峰值電流，從而產(chǎn)生耀眼的光強度。
圖1 這一電路利用超低電池電壓，可使白色led產(chǎn)生耀眼的強度 (a)。經(jīng)過一項改進(jìn)之后，該電路可以使用更低的電池電壓 (b)。 來源:xiaobai
