Conduciendo un LED de 2V desde un pin IO FPGA 1V8 (MOSFET vs drenaje abierto)

El único método confiable y a prueba de balas es usar el MOSFET. Les puedo decir que sin duda el MOSFET funcionará. Pero no puedo decir lo mismo de la versión de pin de drenaje abierto.

Es posible que pueda hacer que el LED se encienda con un pin de drenaje abierto, pero también puede encenderse y permanecer encendido. O el pin FPGA podría ser destruido. O cuando lo apagas, puede que solo se atenúe y no se apague por completo. Mucho de esto depende de la FPGA (que no nos dijiste qué es), el tipo exacto de LED y, probablemente, la fase de la luna.

La "ruta de señal" que mantiene el LED encendido (débilmente) cuando debería estar apagado es: + 3.3v - > Resistor - > LED - > Pin FPGA - > Diodo de protección ESD - > + 1.8v. En la superficie, esto parece poco probable ya que Vf tanto del LED como del diodo de protección es mayor que 3.3v-1.8v. Pero debe recordar que Vf disminuye a medida que disminuye la corriente a través del diodo. Así que incluso en este circuito, podría haber una pequeña cantidad de corriente fluyendo. Por supuesto, la pregunta entonces se convierte en "a una pequeña cantidad de corriente, ¿se encenderá el diodo?" Y esa pregunta es muy dependiente del diodo en sí.

El uso del enfoque MOSFET no tiene ninguno de estos problemas. Si estuviera diseñando un producto, no tomaría atajos y en su lugar utilizaría el enfoque MOSFET.

La primera opción funcionará bien con un pin de FPGA de drenaje abierto, siempre que el LED no falle en corto: si esto sucede, la capacidad del FPGA de soportar 15 mA a 3.3 voltios será el peor caso de exposición al riesgo .

Como se ha señalado en los comentarios, incluso operar el LED a 1.8 voltios con drenaje abierto debería dar una salida visible; si eso es suficiente para un rendimiento de intensidad variable PWM aceptable, solo se puede determinar probándolo y reemplazando el LED con un LED rojo (VF inferior) en el peor de los casos.

La respuesta de David Kessner explica por qué la conexión directa a un pin FPGA es arriesgada.

Pero usted dice que el FET NDS331N parece "exageración". Para mí, eso sugiere que la pieza es demasiado costosa o requiere demasiado espacio para el tablero por la funcionalidad que proporciona.

En cualquier caso, puede considerar buscar un FET en un paquete más pequeño. SC-70 es aproximadamente la mitad del tamaño del SOT-23. SC-89 es aproximadamente 1/4 del tamaño de SOT-23.

NTE4153N es uno que encontré después de una búsqueda rápida. Paquete SC-89 (o SC-70 como NTA4153N). Umbral de 1.1 V 700 mOhm Rds-on a 1.8 V de voltaje de compuerta, y capaz de hundir cientos de mA.

Otra opción, si tiene varios LED para conducir, es usar un chip de búfer externo de drenaje abierto en lugar de FET individuales. Un inconveniente de este enfoque es que no pude encontrar (en unos pocos minutos buscando) una parte que garantice que pueda hundir 8 mA cuando se alimenta con una fuente de 1,8 V. Por ejemplo, el SN74LVC06A de TI especifica una capacidad de sumidero de 4 mA con un suministro de 1.65 V y 8 mA con 2.3 V, por lo que debe deducir que está ligeramente sobrecargado con 6 mA a 1.8 V. Pero si puede vivir con un poco menos de corriente de accionamiento, es una parte que puede manejar 6 LED, disponible en un paquete solo un 30% más grande que el SOT-23 de su FET.

Los LED rojos tradicionales tenían aproximadamente 1.7V de avance. Por qué los más nuevos tienen aproximadamente 2 V No estoy seguro; quizás los materiales semiconductores más nuevos sean más baratos / eficientes / fáciles de usar.

¿Pero tal vez los LED rojos más viejos todavía están disponibles? Las opciones de búsqueda de Farnell incluyen Vf = 1.6 o 1.7V, y curiosamente con 1.6V, todas parecen estar en rojo, así que si no te preocupas por el color y selecciona uno de estos para estar bien.

Solo tiene 0.2V para caer a través de la resistencia, así que apunte a (digamos) [email protected] y espere alguna variación en el brillo.

Parece que dibujarán 10 mA a 1,8 V y producirán el 50% del brillo de su "corriente nominal" de 20 mA

enlace

Creo que sería lo suficientemente brillante para los "LED de depuración" con solo 2-4mA.

(Un MOSFET parece una exageración para la otra opción: cualquier bipolar NPN antiguo debería hacer el trabajo fácilmente).