Чому мій світлодіодний резистор горів під час освітлення чотирьох світлодіодів послідовно?

17

Я спробував створити схему для перемикання великого 7-сегментного світлодіодного дисплея ( LDS-CD16RI ) за допомогою пари MOSFET таким чином:

схематичний

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

Тут я намагаюсь використовувати логічний сигнал 3,3 В (ілюстрований як обведений 1) для перемикання 24В для керування світлодіодами. Ця схема повторюється для кожного з сегментів дисплея.

Типова напруга вперед кожного з світлодіодів (які послідовно знаходяться всередині кожного сегмента дисплея) - 6,8 В, а їх максимальний постійний струм вперед - 20 мА, тому я націлився на 10 мА струм через світлодіоди. Оскільки моя напруга живлення становить лише 24 В, я планував фактично знизити близько 5,75 В на світлодіодах, щоб дати мені високий запас напруги, що падає через М2 та R2.

Я дійшов до значення для обмежуючого струму резистора R2 при 100Ω, використовуючи:

R = \frac{V_{s} - V_{f}}{I} = \frac{24 - (5.75 * 4)}{0.01} = 100 Ω

$R = \frac{V_s - V_f}{I} = \frac{24 - (5.75*4)}{0.01} = 100Ω$

Перед побудовою цієї схеми я обчислював потужність, розсіювану R2 так:

P = \frac{V^{2}}{R} = \frac{1^{2}}{100} = 0.01 W

$P = \frac{V^2}{R} = \frac{1^2}{100} = 0.01\mathrm{W}$

0,01 Вт здавалося безпечно нижче межі 0,25 Вт наскрізних отворів, які я використовував, тому я приступив до побудови та тестування цієї схеми.

Якщо коротко сказати, R2 згоріла незабаром після того, як сегмент був освітлений. Це траплялося для кожного окремого екземпляра цієї схеми, що призводить до різних сегментів дисплея, припускаючи, що це була помилка проектування, а не поломка одного компонента.

З моїх розрахунків та подальшого аналізу я ще не можу зрозуміти, чому це сталося. Щоб перевірити свою роботу, я заново побудував схему в тренажері, який припустив, що потужність від R2 насправді буде 6,84 мВт, що є результатом, який я не можу пояснити, але в будь-якому випадку менше, ніж те, що я підрахував вище.

Я думаю, що я десь помилився в своїх розрахунках чи своїх припущеннях, але не зміг його знайти. Припускаючи, що проблема полягає в тому, що резистор дійсно розсіює занадто багато енергії, чи можу мою схему налагодити для вирішення цього питання? Чи є тут R2 червона оселедець, і проблема існує в інших місцях мого кола? Чи є самий мій підхід хибним?

led resistors 7segmentdisplay

— Мартін Аткінс
джерело

6

Виміряйте фактичну напругу на кожному з світлодіодів, коли ви працюєте зі своїм резистором 100R та 24В напругою. Для гарної міри також виміряйте напругу на резисторі.

— Дуейн Рейд

2

Відповідно до вашої схеми, ви ставите 24 v на ворота M2. Це не відповідає на ваше резисторне запитання, але як тільки він працює, ви не хочете спалювати M2! Я не можу швидко знайти дані на FQU13P06L, але, мабуть, у вас є.

— Neil_UK

ваш розрахунок потужності не збігається з результатом моделювання, тому що ви не враховуєте падіння напруги в PMOS M2. Що таке падіння напруги насичення через нього?

— Анклон

2

Другий @DwayneReid. Мультиметр повинен досить швидко вирішити цю таємницю.

— Даніель

Дякую за підказку про напругу на затворі на M2 ... Я цього не впіймав у своїй початковій роботі, але я бачу це зараз. Я очікую, що у мене виникне окреме питання щодо вирішення питання, що після того, як я подумаю, що це дещо більше, хоча мені все одно потрібно знизити напругу живлення (за відповідями нижче), так що це, можливо, змінить проблему

— Мартін Аткінс

48

6,8 вольт здається жахливо високим для одного світлодіода. Ви впевнені, що 6,8 - це не число для всіх чотирьох світлодіодів? Це зробило б 1,7 вольт на світлодіод, що розумніше для червоного світлодіода. І це означатиме, що ви зараз підштовхуєте 172 міліампер або майже 3 Вт через резистор.

Якщо це так, вам слід знизити джерело живлення до менш ніж 20 вольт (можливо, 12 вольт), щоб уникнути руйнування затвора вашого MosFET (M2).

— Позначити
джерело

Позначка правильна. R2 має бути приблизно 1800 Ом на 10 мА при 24 В.

— Вінні

Спасибі! Я зробив висновок, що це число на світлодіодне світло, оскільки десяткова крапка має лише дві цифри, тому я очікував, що це не може бути для всіх чотирьох світлодіодів, але ваше пояснення має сенс, чому це не є дійсним висновком.

— Мартін Аткінс

1

Для мого власного будівництва, а також для його перерахунку я повторно моделював його за допомогою світлодіодів при напрузі 1,7 В вперед і підтвердив, що дійсно ~ 3 Вт також розсіюється на R2 в симуляції.

— Мартін Аткінс

1

Добре, що або додати як 8 або 9 більше світлодіодів. Використовуйте потужність, яка б інакше була витрачена як тепло.

— Перехожий

1

@Passerby Додайте їх для чого? Якщо він мав сто світлодіодів і планував керувати ними чотири одночасно, то, звичайно, він повинен працювати більше серійно. Але оскільки це явно не так, це не дуже допомагає. Це як "о, вони сьогодні дарують собачі корми, тому мені потрібно купити собаку". :)

— Грем

39

Я бачу вашу проблему. Ваша схема показує, як ви керуєте одним сегментом світлодіодів. (Я припускаю, що тоді у вас є 7 таких схем, по одному для кожного сегмента.) На паспорті показано 4 світлодіоди послідовно, що охоплюють сегмент.

Якщо ви помилилися, припустимо, що на світлодіодний перепад напруги в 6,8 В вперед. Немає такого червоного світлодіода. Зазвичай червоний світлодіод буде коливатися в напрузі від 1,6 до 1,8 В, і це характерно для фізики, що займається, тому можливостей для варіацій не так багато. Це говорить про те, що у вас є падіння напруги вперед на 6,8 В для всіх чотирьох світлодіодів у цьому сегменті послідовно .

Таким чином, при падінні напруги 6,8 В і 24В живлення ви скидаєте 17,2 В на 100R. Як говорить Марк, це дає вам розсіювання потужності 172mA та 2,96 Вт на резисторі. Не здоровий для резистора 0,25 Вт.

Насправді вам пощастило, що резистор 0,25 Вт в основному стає запобіжником за таких умов і вигорає майже відразу. Якби цього не було, виведення 172mA через дисплей вигорить це досить швидко, і великий 7-сегментний дисплей буде досить дорогим, ніж резистор. Якщо ви використовували резистор з більшою потужністю, вам було б цікаво, чому дисплей ненадовго блимав дуже яскраво, а потім назавжди почернів.

— Грехем
джерело

Дякую за цю відповідь! Я прийняв відповідь Марка, тому що це було раніше, але обидва були чудовими відповідями, і я хотів би, щоб я міг прийняти їх обох. Роз'яснення того, що резистор діяв як запобіжник у цьому випадку, було корисним подумати про те, що тут сталося.

— Мартін Еткінс

@MartinAtkins Ярмарок досить. Марк був там першим - я просто додав трохи більше деталей по краях. :) Радий, що це було корисно.

— Грем

2

@MartinAtkins Якщо говорити про SE, то не про цю тему конкретно: Ви не повинні приймати відповідь виключно, оскільки вона перша. Дивіться безліч потоків у SE, де перша відповідь є надзвичайно бідною і часто видаляється, що стає очевидною. Якщо пізніше ви приїдете, що краще відповість на ваше запитання, ви можете - і, мабуть, повинні - змінити прийняту відповідь.

— підкреслюй_30

0

Ви неправильно зрозуміли

Напрямна напруга в аркуші даних призначена для серії світлодіодів , а не для окремих світлодіодів.

Таким чином, падіння напруги на світлодіодах є, 6.8Vа не 6.8V * 4або5.xV *4

Таким чином резистор повинен мати справу, 17.2Vа ні 0..2V.

Таким чином, струм .17Aі потужність розсіюються ~4W.

— Діма Тиснек
джерело

7

Що саме додає ця відповідь, що інших відповідей уже не з'ясували?

— Томас Веллер

Гарне питання. Я думаю, що ця відповідь є одночасно стислою та точною.

— Діма Тиснек

-2

залежно від номінальної потужності (внутрішнього опору) та кольору світлодіодного (Vf), резистор 100 Ом повинен нести всю додаткову напругу 24 - 4хВф -4Ір ... Vf ~ 3В для білого, 2В для іншого кольору. Більшість світлодіодів має високий опір, крім світлодіодного джерела живлення, наприклад, від Cree ... Якщо резистор утримує 12 В, потужність буде ~ v2 / r 1,5 Вт Вт ... додайте більше рядків світлодіодів.

— рожевий
джерело

1

Ласкаво просимо на EE.SE! Ваша відповідь дуже важко читати і, здається, не дає ефективної відповіді на питання. Будь ласка, переформатуйте свою відповідь та переконайтесь, що вона точно відповідає на питання.

— користувач2943160