Uso de transistores NPN como interruptores de encendido / apagado para un circuito de LED

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Tengo un circuito LED muy básico:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Todos los D# son 3Vx0.02A LED. Para que este circuito funcione, necesitamos una resistencia de 25Ω para cada cuarteto de LED: 

Total LEDs current = 0.02A*4 = 0.08A
Voltage drop = 5V - 3V = 2V
Resistor value = 2V/0.08A = 25Ω

No tenía una resistencia de 25Ω, así que puse una resistencia de 27Ω.

Ahora, quiero agregar un Arduino para poder encender y apagar cada cuarteto de LED programáticamente. No quiero sobrecargar el Arduino, así que pensé que estaría bien tener una fuente de alimentación externa que proporcione a los LED toda la corriente que necesitan para funcionar, sin preocuparse por quemar el Arduino en sí.

Pensé que podía usar transistores o MOSFET como interruptores lógicos de encendido / apagado, pero elegí el transistor porque son mucho menos costosos que los MOSFET.

Pensé en obtener un 2N3904 , porque soporta hasta 200 mA y el circuito requiere 0.08A por cuarteto de LED.

Hasta ahora sé que el circuito debería tener este aspecto:

simular este circuito

Definitivamente no soy ni un experto en electrónica, asumí que debería ser así porque busqué en un sitio que hablaba de los LED controlados por Arduino a través de un transistor utilizado como interruptor de encendido / apagado. No explicó nada, solo tenía el circuito, así que lo que quiero preguntar es: ¿por qué la resistencia de 10 kΩ? ¿Es el valor correcto? ¿Necesito una resistencia de 1 / 4W 10kΩ o una de 1 / 2W? ¿La resistencia de 27 should debe permanecer en 27Ω o cambiarse cuando se introduce un transistor?

    
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2 respuestas

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Su concepto básico es correcto, pero hay algunos problemas:

  1. Paralelizar 4 LED no es una gran idea. Sería mejor darle a cada LED su propia resistencia. Usted dice que los LED caen a 3 V. Figura alrededor de 200 mV para el transistor saturado, que deja 1,8 V a través de la resistencia. (1.8 V) / (20 mA) = 90. El valor común de 100 Ω funcionaría bien.

  2. Debe considerar la ganancia del transistor para determinar su resistencia de base. Como usted dice, el transistor pasará 80 mA cuando esté encendido. Digamos que queremos ejecutar el transistor a una corriente de colector / base de 20: 1, ya que se puede contar para tener más ganancia que esa. Eso significa que quieres aproximadamente 4 mA de corriente base. Si la salida digital llega a 5 V cuando está alta, tiene aproximadamente 4,3 V a través de la resistencia. Eso resulta en (4.3 V) / (4 mA) = 1.08 kΩ. Tenemos algunos errores en los cálculos, por lo que 1.1 kΩ debería funcionar bien.

    En cualquier caso, 10 kΩ es probablemente demasiado alto. Trabajando hacia atrás, proporciona una corriente base de 430 µA, lo que significa que confía en que el transistor tenga una ganancia de al menos 186. Eso está muy por encima del mínimo garantizado, por lo que 10 kΩ es claramente una resistencia excesiva.

respondido por el Olin Lathrop
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La resistencia de 10K ohmios está ahí para reducir la corriente que deberá proporcionar la salida de Arduino. De lo contrario, el Arduino estará "mirando" unos 0,6 voltios, que intentará subir a unos 5 voltios. Algo tendrá que ceder y probablemente será la salida del procesador Atmel.

Entonces, es por eso que necesitas pasar por una resistencia. Pero ¿por qué 10K ohms? La mayoría de los transistores comunes tendrán una versión beta de aproximadamente 100. Es decir, la corriente de la base al emisor x 100 es aproximadamente igual a la corriente del colector que del emisor.

Por lo tanto, la corriente en la ruta de base a emisor es ((5V - 0.6V) / 10,000) o aproximadamente 0.44mA. Multiplique eso por 100 para obtener 44 mA del colector al emisor. Lo que es menor a los 80mA que había calculado era necesario. Por lo que su circuito puede no funcionar. Para hacer un circuito que funcione, considere cambiar esta resistencia de 10K ohms a 5K ohms o incluso 1K ohms.

Además, debe evitar agrupar los LED utilizando una resistencia limitadora de corriente común. Esto podría llevar a varios problemas. Uno de los cuales podría ser LEDs iluminados de manera desigual. En su lugar, considere el siguiente ejemplo de enlace :

Sidesealeermássobre usando transistores como conmutadores, lea esta página web .

    
respondido por el st2000

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