Pensé que tu pregunta estaba bastante bien enmarcada. Usted tiene PNP BJT, parece, pero no NPNs? No tan bien. Pero puede hacerse. Al menos eso pienso. La principal preocupación que tengo es que un solo pin de E / S podría tener que consumir una cantidad significativa de corriente. Pero creo que el Pi puede manejar de forma segura tal vez \ $ 15 \: \ text {mA} \ $ en un solo pin de E / S. Así que quizás esté bien.
Aquí está el circuito simple para probar:
simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab
La idea básica es:
- Cuando el pin de E / S es LOW , puede acumular suficiente corriente para incluir la corriente base necesaria para \ $ Q_1 \ $ (más lo que sea \ $ R_1 \ $ está suministrando, entonces.)
- Cuando el pin I / O es HIGH , aún se pierde algo de corriente pero solo la corriente necesaria para \ $ R_1 \ $ porque no habrá suficiente voltaje para el emisor de base de \ $ Q_1 \ $ para activarlo.
En general, si el voltaje del emisor de base cae por debajo de \ $ V _ {\ text {BE} _ \ text {OFF}} \ le 500 \: \ text {mV} \ $, \ $ Q_1 \ $ will estar apagado Ese es el objetivo para apagar la carga. Y para el \ $ 120 \: \ text {mA} \ $ que está considerando para \ $ Q_1 \ $ cuando está activado, me gustaría una corriente de base de al menos \ $ I _ {\ text {B} _ \ text { ON}} = 6 \: \ text {mA} \ $ y también un voltaje de emisor de base que es al menos \ $ V _ {\ text {BE} _ \ text {ON}} \ ge 800 \: \ text {mV } \ $.
(Ahora, esto es un poco un compromiso. Preferiría aún más corriente base. Pero, desafortunadamente, también estoy atrapado por algunos límites para su pin de E / S. Así que este es uno de esos comprometer las decisiones que a veces se requieren para equilibrar los problemas de la competencia.)
Hay otra preocupación con la que lidiar. El pin de E / S en sí tiene alguna resistencia. Me parece que suponer que \ $ 100 \: \ Omega \ $ es lo suficientemente conservador para la mayoría de las circunstancias. (También podría medirlo). A menudo, es más bajo que eso, pero a veces puede ser un poco más alto. Ese es el número con el que voy.
Esto proporciona dos ecuaciones y dos incógnitas (las resistencias).
$$ \ begin {align *}
\ left (I _ {\ text {B} _ \ text {ON}} + \ frac {5.0 \: \ text {V}} {R_1} \ right) \ cdot \ left (R_1 \: \ vert \ vert \: R_2 \ right) & \ le 5.0 \: \ text {V} -V _ {\ text {BE} _ \ text {ON}} \\\\
\ frac {3.3 \: \ text {V} \ cdot R_1 + 5.0 \: \ text {V} \ cdot R_2} {R_1 + R_2} & \ ge 5.0 \: \ text {V} -V _ {\ text { BE} _ \ text {OFF}}
\ end {align *} $$
Una vez que resuelvo para \ $ R_2 \ $, tengo que restar la resistencia del pin de E / S. Entonces a partir de ese hecho, llegué a los valores de resistencia dados arriba. La corriente pico requerida de su pin de E / S es de aproximadamente \ $ 11 \: \ text {mA} \ $ y todas las cifras de disipación de potencia funcionan a valores razonables. Así que probablemente estará bien, como se muestra.
En caso de que ayude, aquí están las ecuaciones resultantes. Usaré \ $ V_ \ text {CC} = 3.3 \: \ text {V} \ $ y \ $ V_ \ text {DD} = 5.0 \: \ text {V} \ $ para estos fines. Luego, resaltando el factor común a la izquierda:
$$ \ begin {align *}
R_1 & = \ left \ {\ frac {V _ {\ text {BE} _ \ text {ON}}} {I _ {\ text {B} _ \ text {ON}}} \ left [V_ \ text {CC} -V_ \ text {DD} \ left (1- \ frac {V _ {\ text {BE} _ \ text {OFF}}} {V _ {\ text {BE} _ \ text {ON}}} \ right) \ derecha] \ right \} \ cdot \ frac {1} {V_ \ text {DD} -V_ \ text {CC} -V _ {\ text {BE} _ \ text {OFF}}} \\\\
R_2 & = \ left \ {\ frac {V _ {\ text {BE} _ \ text {ON}}} {I _ {\ text {B} _ \ text {ON}}} \ left [V_ \ text {CC} -V_ \ text {DD} \ left (1- \ frac {V _ {\ text {BE} _ \ text {OFF}}} {V _ {\ text {BE} _ \ text {ON}}} \ right) \ derecha] \ right \} \ cdot \ frac {1} {V _ {\ text {BE} _ \ text {OFF}}}
\ end {align *} $$
Podríamos tomar este paso más y agregar otro PNP BJT a la cadena y operarlo de manera similar, como se indicó anteriormente, excepto que el primer BJT (el más cercano al pin de E / S) serviría para acortar el siguiente BJT para girar apagado. Y esto aliviaría el pin de E / S de algunos de los requisitos actuales de la unidad anterior.
Algo en el orden de esto:
simular este circuito
Las ecuaciones anteriores se pueden usar para calcular los valores de \ $ R_3 \ $ y \ $ R_4 \ $ en este nuevo circuito, donde esta vez \ $ I _ {\ text {B} _ \ text {ON}} \ aproximadamente 500 \: \ mu \ text {A} \ $, tal vez? (Debido a que la carga ahora es quizás peor en \ $ 10 \: \ text {mA} \ $.) \ $ R_2 \ $, entonces solo tiene que ser suficiente para activar \ $ Q_1 \ $ y \ $ R_1 \ $ es más de un pull-up ahora y mucho menos crítico en valor.
La corriente del pin de E / S ahora será mucho menor. Probablemente bajo \ $ 1 \: \ text {mA} \ $.
