Почему транзисторы необходимы перед светодиодами?

Question

Почему транзисторы необходимы перед светодиодами?

Ниже приведена небольшая светодиодная схема RGB, которую я пытаюсь построить. Мой вопрос в том, зачем нужны 3 транзистора, и могу ли я не подключать светодиоды напрямую?

@Paco, 👍2

Обсуждение

Я сомневаюсь, что светодиоды когда-либо загорятся с базовым резистором 4,7 К и резистором 4,7 К последовательно со светодиодами, @SBF

@SBF они этого не сделают. Это NPN-транзисторы на неправильной стороне нагрузки. Кроме того, светодиоды будут работать не выше примерно 0,5 мА каждый, чего может быть достаточно, но они будут не очень яркими., @StarCat

Мы не знаем, какое напряжение питания от этой цепи. Это совсем не хорошая схема., @Majenko

@StarCat, Они не на "неправильной" стороне груза. Нет никакой "неправильной" стороны. Они просто не подходят для "традиционной" стороны простого переключения насыщенности. Вместо этого они (и их резисторы) являются частью основного пути тока и строго ограничивают количество базового тока, которое может протекать. Однако ваш ток 0,5 мА для каждого светодиода горит. Я делаю это 594uA на светодиод. Жалкое течение., @Majenko

@Majenko, согласен, когда я сказал "неправильно", я имел в виду, что это не самое логичное или эффективное размещение переключающих NPN-транзисторов. Ваше объяснение, конечно, правильное., @StarCat

@StarCat не могли бы вы объяснить, почему это неэффективно и как можно улучшить эту схему (кроме слишком больших резисторов)? Спасибо., @Paco

NPN-транзисторы в этой конфигурации не включатся полностью, поскольку величина тока, которую они могут пропускать между коллектором и эмиттером, ограничена током, протекающим от базы через эмиттер (который ограничен из-за высокого сопротивления базы и небольшой разности напряжений между базой и эмиттером). Между коллектором и эмиттером произойдет падение напряжения на 0,7 В. Лучшее размещение NPN-транзисторов было бы между землей (подключенной к эмиттеру) и отрицательными выводами светодиодов (к коллекторам). Это позволяет транзисторам полностью включаться (больше похоже на переключатель)., @StarCat

3 ответа

@*the busybee* · Answer 1 · 2021-08-23 06:34-00:00

Выводы порта вашего Nano могут подавать ток в довольно ограниченном диапазоне, а шести светодиодам нужно намного больше, чтобы ярко светить. Транзисторы усиливают доступный ток.

Однако резисторы 4k7, последовательно соединенные с каждым светодиодом, не дадут достаточного тока, чтобы они хорошо светили. Уменьшите резисторы как минимум в 10 раз. Прочитайте технический паспорт светодиодов и примените закон Ома.

@*박광렬* · Answer 2 · 2021-08-23 16:14-00:00

Каждый светодиод потребляет до 20 мА, и вы используете три светодиода на каждом порту ввода-вывода в Arduino Nano. Другими словами, каждая часть потребляет 120 мА.

Важно то, что ввод/вывод Arduino Nano обеспечивает максимум 20 мА. Поэтому, если вы хотите контролировать 120 мА через порты ввода-вывода, вы должны использовать транзистор для поддержки огромного тока.

Транзистор может позволить себе ток до 500 мА.

@*Gil* · Answer 3 · 2021-08-23 19:08-00:00

Транзисторы соединены как эмиттерный повторитель, а не как переключатель. Транзисторы действуют как усилители тока. Напряжение на эмиттере возрастет примерно до напряжения на его основе - около 0,7 В. Это приводит к тому, что напряжение на эмиттере составляет около (5 - 0,7 = 4,3 В). Поскольку коллекторы транзисторов питаются от Vin, я бы предположил, что у вас есть по крайней мере 6 вольт, исходя из 5 В Нано, поэтому дополнительное падение напряжения на транзисторах будет рассеиваться как тепло. Базовые резисторы не нужны, но не должны сильно влиять на производительность. Доступный ток на эмиттере будет равен Hfe транзистора, умноженному на базовый ток. Каждый светодиод потребляет около 2 миллиампер, что делает нагрузку на каждый транзистор около 12 миллиампер. Это должно работать нормально. Вы можете разделить 12 миллиампер светодиодов на Hfe транзистора, чтобы получить базовую нагрузку.