Схема, яку ви показуєте, повинна працювати, але надмірно складна і дорога. Ось щось простіше і дешевше:
Практично будь-який невеликий транзистор NPN, який ви можете знайти, буде працювати в цій ролі. Якщо падіння BE транзистора становить 700 мВ, світлодіод падає 2,0 В, то при R1 при включенні світлодіода буде 600 мВ. У цьому прикладі це дозволить пропускати через світлодіод 17 мА. Зробіть резистор вище, якщо ви можете переносити слабке світло від світлодіода і хочете заощадити трохи енергії.
Ще одна перевага цієї схеми полягає в тому, що колектор транзистора можна підключити до чогось вище 3,3 В. Це не змінить струм через світлодіод, просто падіння напруги на транзисторі, а отже, і на скільки він розсіюється. Це може бути корисно, якщо 3,3 В надходить від невеликого регулятора і світлодіодний струм додасть значне навантаження. У цьому випадку підключіть колектор до нерегульованої напруги. Насправді транзистор стає регулятором саме для світлодіода, і струм світлодіода буде надходити від нерегульованого живлення і не використовуватиме обмежений бюджет струму 3,3 В регулятора.
Додано:
Я бачу, є деяка плутанина, як працює ця схема і чому немає базового резистора.
Транзистор використовується в конфігурації послідовника випромінювачів для забезпечення посилення струму, а не посилення напруги. Напруги від цифрового виходу достатньо для приводу світлодіода, але він не може джерело достатнього струму. Ось чому посилення струму корисно, але посилення напруги не потрібно.
Давайте розглянемо цю схему, припускаючи, що падіння BE є фіксованим 700 мВ, напруга насичення СЕ - 200 мВ, а коефіцієнт підсилення - 20. Це розумні значення, за винятком того, що коефіцієнт посилення низький. Зараз я навмисно використовую низький коефіцієнт посилення, тому що згодом ми побачимо, що потрібен лише мінімальний коефіцієнт посилення від транзистора. Ця схема працює нормально до тих пір, поки коефіцієнт підсилення не буде від мінімального значення до нескінченності. Тож ми проаналізуємо при нереально низькому посиленні 20 для малого сигнального транзистора. Якщо з цим все добре працює, ми добре з будь-якими реальними невеликими транзисторами сигналу, до яких ви натрапите. Наприклад, 2N4401, який я показав, може розраховувати на отримання приблизно 50 в цьому випадку.
Перше, що слід зазначити, транзистор не може наситити в цій схемі. Оскільки база працює на максимум 3,3 В, випромінювач ніколи не перевищує 2,6 В через падіння BE 700 мВ. Це означає, що завжди є мінімум 700 мВ по всій СЕ, що значно вище рівня насичення 200 мВ.
Оскільки транзистор завжди знаходиться в його "лінійній" області, ми знаємо, що струм колектора є базовим струмом, кратним на посилення. Струм випромінювача - це сума цих двох струмів. Таким чином, співвідношення струму емітер до базового струму - це коефіцієнт підсилення + 1, або 21 в нашому прикладі.
Щоб обчислити різні струми, найпростіше почати з випромінювача і використовувати вищевказані співвідношення, щоб отримати інші струми. Коли цифровий вихід знаходиться на рівні 3,3 В, випромінювач на 700 мВ менше, або при 2,6 В. Світлодіод падає 2,0 В, так що 600 R залишає в межах R1. З закону Ома: 600mV / 36Ω = 16,7mA. Це засвітить світлодіод чудово, але залишить невеликий запас, щоб не перевищити його максимум 20 мА. Оскільки струм випромінювача становить 16,7 мА, ток основного струму повинен бути 16,7 мА / 21 = 790 мкА, а струм колектора 16,7 мА - 790 мкА = 15,9 мА. Цифровий вихід може отримати джерело до 4 мА, тому ми добре знаходимося в специфікаціях і навіть не завантажуємо його значно.
Чистий ефект полягає в тому, що базова напруга контролює напругу випромінювача, але важкий підйом для забезпечення випромінювального струму здійснюється транзистором, а не цифровим виходом. Відношення кількості світлодіодного струму (струму випромінювача) надходить від колектора порівняно з базовим - це посилення транзистора. У наведеному вище прикладі цей коефіцієнт підсилення становив 20. Для кожні 21 частин струму через світлодіод 1 частина надходить від цифрового виходу, а 20 частин - від напруги 3,3 В через колектор транзистора.
Що буде, якби виграш був більшим? Ще менше загального світлодіодного струму буде надходити від бази. При виграші 20, 20/21 = 95,2% надходить від колектора. При прирості 50 це 50/51 = 98,0%. При нескінченному виграші це 100%. Ось чому ця схема насправді дуже толерантна до зміни деталей. 95% або 99,9% світлодіодного струму надходить від живлення 3,3 В через колектор не має значення. Навантаження на цифровий вихід буде змінюватися, але у всіх випадках воно буде значно нижче його максимуму, так що це не має значення. Напруга випромінювача однакова у всіх випадках, тому світлодіод побачить той самий струм, чи має транзистор посилення 20, 50, 200 і більше.
Ще одна тонка перевага цієї схеми, про яку я згадував раніше, полягає в тому, що колектор не повинен підключатись до напруги 3,3 В. Як змінюються речі, якщо колектор, наприклад, був прив'язаний до 5 В? Нічого з точки зору світлодіодного або цифрового виходу. Пам'ятайте, що напруга випромінювача є функцією базової напруги. Напруга в колекторі не має значення, поки воно досить високе, щоб уникнути насичення транзистора, який вже був 3,3 В. Єдиною відмінністю буде падіння СЕ через транзистор. Це збільшить розсіювання потужності транзистора, що в більшості випадків буде обмежувальним фактором на максимальній напрузі колектора. Скажімо, транзистор може безпечно розсіювати 150 мВт. За допомогою струму колектора 16,7 мА ми можемо обчислити напругу колектора до випромінювача, щоб викликати розсіювання 150 мВт:
Це означає, що в цьому прикладі ми можемо прив’язати колектор до будь-якого зручного живлення від 3,3 до 11,6 В. Це навіть не потрібно регулювати. Він може активно коливатися в будь-якому місці цього діапазону, і світлодіодний струм залишатиметься стабільно стабільним. Це може бути корисно, наприклад, якщо 3,3 В виконаний регулятором з малою потужністю струму і більшість із них вже виділена. Наприклад, якщо він працює від джерела живлення приблизно 5 В, тоді ця схема може отримати більшу частину світлодіодного струму від цього 5 В джерела , зберігаючи при цьому світлодіодний струм добре регульованим . І ця схема дуже толерантна до змін транзисторних деталей. Поки транзистор має деякий мінімальний коефіцієнт посилення, що значно нижче, ніж надає більшість малих сигнальних транзисторів, схема буде працювати нормально.
Одне з уроків тут - подумати про те, як схема дійсно працює. Немає місця в техніці для ритм колінних реакцій або забобонів, як завжди ставити резистор послідовно з основою. Помістіть його там, коли це потрібно, але зауважте, що це не завжди, як показує ця схема.
