本次内容将分为两次进行分享，内容是关于“可充电LED台灯电路：工作原理仿真分析和实际测试”，欢迎大家点赞、收藏、关注、转发、评论！本文还有配套的资料下载，点击“资料”即可索取！
（一）可充电LED台灯电路工作原理仿真分析和实际测试
1.1 可充电LED台灯工作原理分析
LED台灯电路如下图所示，具体工作原理如下：
点亮过程——平常灯不亮时C1由+B(+B为铅蓄电池正极)通过R1、R2、R3充电至+B，此时灯不亮为待机状态；使用时当按下SW然后松开，C1的正极被短接到Q1的b极，而C1的负极连接Q1的e极，由于C1两端电压为+B且不能突变，故Q1因Ube1电压足够大进而很快进入饱和状态，Q1饱和后其C极电位几乎为0V，+B则通过R1、R2分压加至Q4的b极，Ube4正偏，于是Q4也迅速饱和导通，使Q4的C极电位几乎为+B，该电路产生两个作用——（1）使稳压管ZD1(稳压值约为2.5V)反向击穿、D3正向导通，之后剩余电压加至Q1的b极，使Q1维持饱和，实现自保，（2）此+B电压经R6和R5分压加至Q3的b极，使Q3也饱和导通，于是高亮度LED有电流流过而发光，电灯开始照明；Q1由于自保维持饱和导通．其C极电位几乎为0V，则C1通过R3、Uce1放电而使其两端电压为0V。
图1.1 可充电LED台灯电路
关闭过程——如果在照明状态下再按一下SW并松开，由于C1两端电压为0V，使Q1的b-e结电压为0V而截止，Q1的c极因Q1截止变为+B电位，Q4的b极也因R1、R2分压为+B电位，Q4的b-e结因0V偏置截止．Q4的c极失去+B电压使Q3截止，3个LED无电流通过而熄灭(电灯被关闭)，此时C1又由+B通过R1、R2、R3充电，为下次动作准备就绪。
充电状态——充电器的直流电源Vcc通过D1接入+B，为铅蓄电池充电，同时Vcc通过D2加至Q4的b极，使Q4维持截止状态，此时即使按下SW，Q1无论是导通或截止，Q4均截止，所以Q3也截止，3只LED无电流通过而不亮．以免影响充电。
铅蓄电池充满电——实测+B电压为4.2V，为使Q1在使用时能够维持饱和导通(能自保)，+B必须大于Uce4+Uzd1+UD3+Ube1=0.2+2.5+0.6+0．6=3.9V；当+B电压在使用中下降至3.9V以下时，不足以使ZD1反向击穿而使Q1无法实现自保，此时现象——按下SW后3个LED闪亮一下或维持几分钟后熄灭，可能误认为灯坏损坏，实际此时应该充电而并非故障。
由于+B只有4V，故该电路工作在低电压情况下一般元件不易损坏，只有Q3以及R7、R8、R9工作时电流较大，维修时应重点考虑Vcc为3.3V至4.2V。
1.2 开启与关闭过程测试
开启过程：开通过程仿真电路及其元器件表分别如下所示，电容C1的初始值IC=4，电容C2的初始值IC=0，Q1初始时处于关闭状态。
图1.2 开通过程仿真电路
表1.1 LED台灯电路仿真元件表
开启过程测试结果分析：5ms时U1闭合，20ms时U2断开：利用U1和U2模拟开关SW接通和断开过程；U1闭合时LED工作，但是U2断开后不久LED停止工作，自保持功能消失；主要问题为R3电阻太大，Q1导通时R1两端电压不能维持Q4导通，从而Q3截止，LED停止工作。
图1.3 开启过程测试波形
蓝色波形为Q1基极电压波形、红色为LED电流波形
关闭过程：电容C1的初始值IC=0，电容C2的初始值IC=1，Q4初始时处于导通状态，从而Q3初始时刻也正常工作，LED有电流流过。
图1.4 关闭过程仿真电路
关闭过程测试结果分析：初始时刻LED导通，5ms时U1闭合，20ms时U2断开：利用U1和U2模拟开关SW接通和断开过程；U1闭合时LED已工作，但是U2断开后不久LED停止工作，关闭功能正常；之所以U2断开后LED还工作一段时间，主要由于电容C1的电压从0V充电到电池电压的过程中Q4导通一段时间，通过ZD1和D3使Q1继续工作一段时间，直到C1电压与电池电压相同时Q4关断，使得Q1停止工作。
图1.5 关闭过程测试波形
蓝色波形为Q1基极电压波形、红色为LED电流波形
原始资料分析：通过仿真可以看到，无论开通过程还是关断过程，电路工作均不正常，而且原始资料似乎存在问题（通过R1、R2、R3充电至+B，通过R1、R2分压加至Q4的b极），电容C1充电时并未通过R3，所以可以猜测电路中连线存在错误——利用仿真进行电路故障分析、定位、排除。
电路修改后开启功能仿真分析：如下图所示，R2与R3的连接点改变，此时电路与实际分析一致。
图1.6 开启过程仿真电路
开启过程测试结果分析：开启5ms时U1闭合，20ms时U2断开；利用U1和U2模拟开关SW接通和断开过程；U1闭合时LED工作，U2断开后LED继续工作，自保持功能实现。
图1.7LED电流波形
电路修改后关闭功能仿真分析：关闭过程测试电路与波形分别如下图所示，5ms时U1闭合，20ms时U2断开；利用U1和U2模拟开关SW接通和断开的过程；U1闭合时LED关断，U2断开后LED继续关断，实现LED关闭功能。
图1.8 关闭过程仿真电路
图1.9关闭过程LED电流波形
电池电压变化时电路工作状态分析：测试电路与波形分别如下图所示5ms时U1闭合，LED正常工作；在20ms时电池电压开始线性下降，当电池电压下降到约3.9V时LED关断，即电池电压过低时能够自动关断，实现对电池过放的保护。
图1.10 电池电压变化仿真电路
图1.11 上面红色为LED电流波形、下图蓝色为电池电压波形
仅充电功能测试：电池由电容代替，容量为1法、初始值为4V；充电电源由恒流源代替，电流500mA。
图1.12 充电电路仿真分析
充电时LED不能正常工作，测试波形如下图所示，只能处于关闭状态，主要由二极管D2实现对Q4的限制，使其不能导通。
图1.13 上图红色为LED电流波形、下图蓝色为电池电压波形
充电功能和LED同时工作：电池由电容代替，容量为1F、初始值为4V；充电电源由恒流源代替，电流1A。
本次分享到此，后续更新下篇内容！