Управление напряжением и током с помощью чипа?

Question

Управление напряжением и током с помощью чипа?

current voltage

Я прекрасно понимаю, что этот вопрос прекрасно демонстрирует моё вопиющее невежество, но да ладно. Вопрос достаточно простой, так что давайте.

У меня есть микросхема 595 (SN74HC595), подключенная к Arduino и питаемая от выхода 5 В. После включения всех выходов я измерил выходной контакт: напряжение 5,04 В и ток 74 мА.

Я хочу использовать выходы микросхемы для переключения транзисторов (P2N2222A), через которые будет проходить ток силой 60 мА (переключение RGB-светодиодов с общим катодом). Я полагаю, что мне нужно понизить напряжение примерно до 0,6–1,2 В при токе 0,6 мА, верно (я не совсем уверен, что правильно читаю техническое описание)?

И как именно это сделать? Похоже, мне нужно поставить резистор между выводом и базой, но разве мне не нужно знать ОБЩЕЕ сопротивление цепи? Или можно просто рассчитать сопротивление самого вывода (кажется, потребуется 7 кОм)?

Заранее спасибо за вашу помощь, и, пожалуйста, не стесняйтесь объяснять подробнее, если вам так хочется.

РЕДАКТИРОВАТЬ:

ИСПРАВЛЕНИЕ 2: Номиналы резисторов указаны неверно. R1=200, R2 и R3 = 100.

@Don, 👍2

Обсуждение

74 мА — это ваше общее потребление (включая Arduino?). Я совершенно не понимаю, что вы пытаетесь здесь сделать. Пожалуйста, предоставьте схему, показывающую, что у вас есть и что вы собираетесь делать. Я почти уверен, что ваши предположения насчёт 1,2 В/0,6 мА неверны, но пока не совсем понимаю, о чём именно идёт речь., @Chad G

Добавлена наспех набросанная схема., @Don

Вам не нужны транзисторы или микросхема для включения этих двух светодиодов. Сейчас оба светодиода будут одинаковыми (вы этого хотите?), но вы можете просто подключить их к земле (удалив транзисторы и микросхему) и управлять их цветами через выводы (6, 5, 4). Также не понимаю, почему у вас разные номиналы резисторов для каждого цвета: 100 и 200 Ом слишком низкие. Я бы рекомендовал не менее 680 Ом, но и 1 кОм тоже должно подойти., @Chad G

Подключать амперметр между выводом и землёй — глупость. Это всё равно, что замкнуть вывод на землю, и покажет максимальный ток, на который способна микросхема, а он обычно гораздо больше номинального., @Majenko

@ChadG, транзисторы нужны для того, чтобы я мог расширить схему за пределы двух светодиодов. Я понимаю, что можно было бы просто подключить два светодиода напрямую к контактам ШИМ на плате, но их всего шесть, что ограничивает меня двумя светодиодами. Таким образом, я могу включать их по одному достаточно быстро, чтобы они светились постоянно. Я перепутал номиналы резисторов, но они должны быть 200, 100 и 100. На красной части светодиода падает 2 В и потребляется 20 мА, поэтому (5-2)/.02=150, округляя до ближайшего имеющегося у меня номинала резистора. На синей и зелёной — 3,2 В, поэтому (5-3,2)/.02=90, округляя до ближайшего имеющегося у меня номинала резистора., @Don

@Majenko, спасибо за информацию. Как я уже сказал в вопросе, я совершенно не разбираюсь в электронике., @Don

На светодиоде не должно быть такого большого падения напряжения., @Chad G

Почему вы считаете, что замыкание выхода на землю эквивалентно отсутствию нагрузки? .... попробуйте замкнуть батарею накоротко, а затем скажите мне, если вы все еще думаете то же самое, @jsotola

@jsotola, потому что я изучаю эту тему всего около месяца. Насколько я понимаю из вашего ответа, это не так. Так нагрузка — это счётчик? Провод? Пожалуйста, объясните подробнее., @Don

2 ответа

Лучший ответ:

▲ 1

Вы усложняете дизайн больше, чем нужно. Используйте микросхему WS2803 с 18 выходами, программируемым уровнем ШИМ от 0 до 255 для каждого выхода. Есть ещё светодиоды? Используйте больше микросхем. http://da-share.com/files/datasheets/WS2803.pdf

Или используйте RGB-светодиоды WS2812B, которые легко подключаются последовательно. Обычно это SMD-светодиоды, а Sparkfun также предлагает два варианта с выводами под сквозное отверстие.

27 апр 18, @CrossRoads

Спасибо за совет, но я понимаю, что это не самый оптимальный и простой способ. Я уже заказал микросхемы расширения ШИМ (TLC5940), но они ещё не пришли и придут только через месяц. Вот я и пытаюсь понять, как это сделать с тем, что у меня есть под рукой, а у меня под рукой около дюжины 595-х. К тому же, так я большему учусь. :D, @Don

Где вы заказывали? Digikey.com или Mouser.com доставили бы вам их меньше чем за неделю в США., @CrossRoads

Китайская ерунда с eBay. Знаю, "фу, фу". И понимаю, что есть большая вероятность, что они не настоящие и некачественные, но я просто возюсь с ними на кухонном столе, так что... Кроме того, я не в США., @Don

@*Majenko* · Accepted Answer · 2018-04-26 21:32-00:00

Вы неправильно понимаете, что нужно для управления транзистором.

Транзистор пропускает через коллектор до определённого тока в зависимости от тока, протекающего через базу. Чем меньше ток нужен нагрузке, тем меньше будет протекать ток.

Представьте себе кран. Если давление воды невелико, неважно, насколько сильно вы его открываете: после определённого момента напор воды больше не увеличится.

Чтобы обеспечить ток 60 мА через коллектор, необходимо обеспечить ток не менее 0,6 мА (при h_FE = 100) через базу. Эти 0,6 мА установят верхний предел тока 60 мА. Если ток больше 0,6 мА, то верхний предел тока будет выше.

0,6 В на базе — это напряжение (разница между базой и эмиттером при подключении по схеме «общий эмиттер»), при котором через базу начнёт течь ток. Это то же самое, что и прямое напряжение светодиода. Для переключения напряжение на базе должно быть больше 0,6 В, чтобы ток начал течь. Поскольку 5 В — это больше 0,6 В, об этом можно не беспокоиться. Однако, если вам нужна точность в расчётах, учтите эти 0,6 В.

Итак, если вам нужно хотя бы 0,6 мА от 5 В с падением 0,6 В на переходе BE, вам нужно:

R=V/I = (5 - 0.6) / 0.0006 = 7.3kΩ.

Это максимальное сопротивление, которое вам нужно. Если оно больше, ток через базу ограничит ток через коллектор до ниже желаемых 60 мА. Поэтому вам нужно выбрать сопротивление ниже этого значения.

Какое значение? Ну, на самом деле, это не так уж важно. Чем ниже значение, тем выше ток, но на этих уровнях текущее значение, с которым вы имеете дело, в любом случае будет ничтожно малым.

Обычно в базе транзистора, используемого в качестве простого переключателя, как у вас, используется резистор сопротивлением 1 кОм. Это даст вам для каждого транзистора:

I=V/R = (5 - 0.6) / 1000 = 4.4mA

Для всех восьми выходов это всего лишь 35,2 мА. Это гораздо меньше, чем суммарно чип может обеспечить в 70 мА.

Если вас беспокоит потребление тока (например, вы работаете от батарей), вы можете увеличить сопротивление резисторов до 4,7 кОм, чтобы уменьшить общий ток возбуждения до 7,5 мА.