本文研究了QSPICE中LED閃光燈電路的振蕩行為，并學習了如何控制其開啟時間和脈沖重復頻率。

本文是LTspice用戶關于QSPICE的四部分系列文章的第4部分。以下是到目前為止該系列的快速回顧：

第1部分：我們在LTspice中創建并模擬了一個雙晶體管LED閃光燈電路。

第2部分：我們經歷了從LTspice電路創建QSPICE原理圖的過程（有點費力）。

第3部分：我們從LTspice導入了一個LED模型，然后使用QSPICE的波形查看器將其行為與第2部分中的LED實現進行比較。

如果你還沒有讀過這些文章，你可能想在繼續之前瀏覽一下。否則，讓我們從中斷的地方繼續，結束對QSPICE閃光燈電路的研究。QSPICE的波形查看器將幫助我們了解電路工作的原因，以及如何調整脈沖寬度和振蕩頻率。

正如我在系列回顧中提到的，“QSPICE閃光燈電路”實際上可以指兩個不同的示意圖中的任何一個。這是因為LTspice LED組件在QSPICE庫中沒有直接的等效物。這兩個示意圖代表了解決該問題的兩種不同方法：

用一個組件替換LED，在這種情況下，是一個與電壓源串聯的普通二極管，它模仿了LED的電流-電壓行為。

手動將LED的SPICE模型導入QSPICE。

我們將使用導入的SPICE模型版本的電路（圖1）。

進口SPICE型號的QSPICE LED閃光燈電路示意圖。

圖1 我們將在本文中研究QSPICE LED閃光燈電路

我們在上一篇文章中了解到，只有在LED節點上施加一點額外電壓，導入的SPICE模型版本的電路才會振蕩。這就是為什么我們添加了你在上圖中看到的VFWD源——當與QTLP690C LED模型結合時，它會產生一個正向電壓略高的LED。

正如我們將在下一節中看到的，使用VFWD也揭示了閃光燈電路照明行為的一個重要方面。

正向電壓如何影響振蕩頻率

圖2至圖4繪制了三種不同VFWD值的LED電流。圖2中有100 mV的正向電壓，圖3中有400 mV，圖4中有800 mV。

圖2 添加了100 mV正向電壓的LED閃光燈電路

圖3添加了400 mV正向電壓的LED閃光燈電路

圖4 添加了800mV正向電壓的LED閃光燈電路

并排查看這些圖，很明顯脈沖頻率隨著正向電壓的增加而增加。出于實際原因，這一點很重要——因為不同的LED具有不同的正向電壓特性，這意味著現實世界電路中的振蕩頻率取決于所選的特定LED部件。這也讓我們對轉向燈的功能有了一些基本的觀察。

理解振蕩行為

節點VLED實際上相當復雜，直接連接到LED、三個電阻器和Q1的集電極。該節點處的電壓強烈影響振蕩頻率。

快速查看圖1中的Q2B節點可以看出，較高的VLED電壓對應于較高的Q2基極電壓。這表明VLED的值以直接改變電路振蕩的方式影響Q2的操作。圖5顯示了LED電流（綠色軌跡）和Q2集電極電壓（紅色軌跡）之間的關系。

圖5 電流流過LED時Q2集電極的電壓行為

上圖顯示了LED點亮時集電極電壓的大幅下降。這告訴我們，當LED導通時，較高的Q2基極電壓也會導致Q2導通。當Q2導通時，其集電極電壓較低。

Q1的基極通過R2連接到Q2的集電極節點，因此其基極電壓也降低。如圖6所示，Q1基極電壓的下降增加了流經Q1的電流。

圖6 Q1的基極電壓隨著Q2集電極電壓的降低而下降，導致通過Q1的電流增加

我們現在已經完成了一個完整的循環——流經Q1的電流被輸送到LED。我們可以將LED、Q1和Q2之間的相互作用總結如下：

LED照明的電流從電源流過Q1。

當LED導通時，VLED節點處的電壓較高，并且該電壓受到LED正向電壓特性的影響。

當VLED增加時，Q2傳導更多電流。

增加Q2電流會降低Q1的基極電壓。

分析和調整振蕩特性

接下來，讓我們看看如何使用RC網絡（R6和C1）來調整閃光燈電路的頻率和脈沖寬度。我們將從檢查圖7開始，該圖繪制了在同一時間段內通過LED的電流和輸送到RC網絡的電流。

圖7 流過LED和晶體管Q2的電流遵循相同的模式

我們可以看到，輸送到RC網絡的電流與通過LED的電流一致，因此也與Q2的電流一致。

如圖8所示，從Q2發射極流出的電流對電容器（C1）充電，從而提高了RC網絡（VRC）兩端的電壓。該電流是電路振蕩行為的關鍵。

圖8 通過Q2的電流為RC網絡充電

Q2的基極到發射極電壓隨著VRC的增加而穩步下降。當VRC達到某個閾值時，Q2停止導通。這就是圖8中紅色軌跡行為的原因。其陡峭的上坡表示充電階段，之后電容器通過R6緩慢放電。

現在很明顯，RC網絡的充電/放電行為是電路振蕩時序的基礎。LED的開啟時間對應于RC網絡的充電持續時間；從一個脈沖結束到下一個脈沖開始的延遲是RC網絡的放電持續時間。如圖9所示。

圖9 LED閃爍燈的完整周期，顯示RC網絡的充電和放電

調整頻率

基于上述情況，我們應該能夠通過降低R6的值來增加頻率，以便更快地發生放電。圖10通過將R6從800kΩ降低到400kΩ來測試這一點。

圖10 脈沖頻率R6=400kΩ

正如預期的那樣，降低電阻會導致更高的脈沖頻率。

調整脈沖寬度

更高的電容意味著在充電階段電壓上升得更慢，因此我們應該能夠通過增加C1的值來加寬脈沖。為了驗證這一點，圖11中的圖是用C1=10μF而不是原始的3.3μF生成的。R6的值與圖10沒有變化，并且使用了相同的水平軸限制，因此可以直接比較脈沖寬度。

圖11 C1的脈沖寬度=10μF，比圖10增加了6.7μF

正如你所看到的，新的脈沖明顯更寬。通過對RC網絡進行相對簡單的更改，我們可以控制LED閃光燈的脈沖重復率和脈沖寬度。

總結

以上是我為LTspice用戶撰寫的QSPICE系列文章。我寫這個系列的目的有兩個：

幫助SPICE用戶理解和優化將LTspice電路移入QSPICE的任務。

為繪制原理圖、執行模擬和使用QSPICE分析結果提供適度詳細和實用的介紹。

本文是LTspice用戶QSPICE系列文章的第4部分。第1至第3部分的鏈接可以在文章介紹中找到。本系列文章的完整列表也包括在下面：

LTspice用戶QSPICE簡介

將LTspice原理圖傳輸到QSPICE

將SPICE模型從LTspice轉移到QSPICE

使用QSPICE了解和調整LED閃爍器電路