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安全闪烁灯发出高电压警报

在高压电路上工作是非常危险的。即使电源断开后,电容器还可以使系统中的高压持续存在相当长的时间。 在高压电源下使用LED通常意味着限流电阻要耗散掉相当大的功率。使用电阻器意味着电路以满工作电压运行时LED会很亮,但在电压下降的情况下,LED会变得越来越暗。实际上,电压仍处于不安全状态时,LED起不了多大的报警作用。 本设计实例中使用了凌力尔特公司(Linear Technology)的LTC1540CS8组合纳米功率比较器和基准,当存在高压时,高亮度LED就会闪烁。在高电压情况下,LED快速闪烁;在低压情况下,LED闪烁速度减慢。由于LED的占空比较小,电流消耗也很低。即使在光照良好的情况下,高亮度LED也能引起人们的注意。 C1通过电阻串R1~R3充电。电阻分压器R4和R7对C1上的电压进行缩放。比较器将该电压与1.18V内部稳压二极管进行比较。R5和小信号二极管D1提供迟滞。根据图1中显示的数值,当C1电压为5.5V时,LED开启,当C1电压降低至3.6V后,LED关闭。LED的标称开启时间为5ms。

图1:闪烁灯高电压警报电路图。*
图1:闪烁灯高电压警报电路图。

电压为210V时,LED以25Hz的频率闪烁,电路消耗约300μA的电流。电压为100V时,LED以11Hz的频率闪烁,电路消耗约100μA的电流。电压为50V时,LED以1Hz的频率闪烁,电路消耗约60μA的电流。在原型设计中,当输入电压降至20V这一安全数值后,LED仍会以0.5Hz的频率闪烁。 为满足不同要求,可对该电路进行修改。将C1的值加倍则可使闪烁速率减半。增加电阻串R1~R3的值可使电路在更高电压下运行,尽管这一情形下,工作电压限值会成比例降低。根据图中显示的数值,电路可在20V以下至500V以上的范围内运行。值得注意的是,用于R1~R3的0603尺寸电阻器的额定电压仅为75V,当电路在较高电压下运行时,可能需要用到更多的串联电阻器。若在电阻串顶部增设一个高压二极管,则电路还可在交流电压下运行。 若想要获得一个相对恒定的闪烁频率,可以使用电流源Q1~Q2替换R1~R3(图2)。根据图中数值,当供电电压从250V下降至50V时,LED的闪烁频率将被控制在更为有限的2Hz~1Hz范围内。

图2:若想要获得一个相对恒定的闪烁频率,可以使用电流源Q1~Q2替换R1~R3*
图2:若想要获得一个相对恒定的闪烁频率,可以使用电流源Q1~Q2替换R1~R3。

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