Explique el uso de NPN y pMOSFET en este cubo de 8x8x8 LED

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Tengo parte de un diagrama de circuito para un cubo RGB LED de 8x8x8 de enlace . Consulte el esquema completo . Estoy teniendo problemas para averiguar cómo hace lo que hace.

Sé que un alto voltaje que llega a CNTRL_L0 iluminará el LED conectado a ANODE_LEVEL_0, pero no estoy seguro de por qué todo esto es necesario.

El 2N3904 es un transistor NPN, por lo tanto, cuando el CNTRL_0 es alto, el transistor está activo y permite el paso de corriente, lo que significa que el circuito se conecta desde el primer (a la izquierda) + 5V hasta el primer GND y obtiene un baja entrando en el IRF9Z34N (el pMOSFET). Eso significa que el pMOSFET no conduce, pero ¿y qué? Pase lo que pase, el ANODE_LEVEL_0 está conectado a GND, ¿no estaría siempre iluminado? Y si todo lo que se necesita para que esto funcione es que el 2do + 5V está cortado del ANODE_LEVEL_0, ¿entonces un solo transistor PNP que se une a CNTRL_L0, 5V y ANODE / GND haría lo mismo?

    
pregunta Craig

1 respuesta

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T1 es un sencillo emisor común inverter . CNTRL_L0 es la entrada, y el nodo entre T1 y Q2 es la salida. Si la entrada es alta, la salida es baja. Si la entrada es baja, la salida es alta.

Q2 es solo otro inversor, pero utiliza un MOSFET en lugar de un BJT, y como se trata de un dispositivo de canal P, todo está al revés. En este circuito, como es convencional, el MOSFET de canal P se dibuja con la fuente en la parte superior y el drenaje en la parte inferior. Se enciende cuando la compuerta está a un voltaje más bajo que la fuente. Entonces, en este circuito, al conectar la puerta a GND se activa Q2 . Al conectar la puerta a +5V , se desactiva Q2 .

IRF9Z34 es un dispositivo MOSFET de potencia, por lo que podemos inferir que está destinado a transmitir grandes corrientes. No veo dónde el esquema muestra cómo están conectados los LED, pero es una apuesta segura que estas grandes corrientes se deben a los muchos LED conectados a este nodo. Se necesita un dispositivo de canal P porque cada LED tiene un interruptor separado en el lado bajo, por lo que este circuito debe cambiar el lado alto. Efectivamente:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

C8 es simplemente un condensador de desacoplamiento, para reducir la impedancia de la fuente de alimentación y el ruido de conmutación del filtro generado por este circuito.

El efecto neto de estos dos inversores no es una inversión. Cuando CNTRL_L0 es alto, T1 está saturado, tirando de la puerta de Q2 a GND , activándola. Cuando Q2 está encendido, ANODE_LEVEL_0 está conectado efectivamente a +5V , proporcionando voltaje para iluminar los LED (si sus transistores individuales de lado bajo, Q1 , Q4 , Q3 también están encendidos).

Cuando CNTRL_L0 es bajo, T1 está desactivado. La puerta de Q2 se eleva alta por R3 , desactivándola. ANODE_LEVEL_0 luego se conecta a GND a través de R4 . En esta condición, ambos extremos de los LED se conectarán a GND , por lo que no habrá tensión entre ellos, por lo que no se iluminarán.

Hubiera sido posible conectar CNTRL_L0 directamente a la puerta de Q2. Esto invertiría la lógica, pero la programación del controlador podría tener eso en cuenta. Sin embargo, los MOSFET de potencia tienen una capacitancia de compuerta significativa, ya que se necesita una corriente significativa para cambiarlos. Es probable que los registros de desplazamiento seleccionados no tuvieran suficiente capacidad de accionamiento actual para cambiar los MOSFET de potencia lo suficientemente rápido.

    
respondido por el Phil Frost

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