¿Cómo aumentar la corriente en este circuito?

Bien, gracias a que me recuerdan usar un N-MOSFET, se me ocurrió este circuito:

El N-MOSFET debe tener una impedancia de la fuente de drenaje de ~ 1.5ohm @ Vgs = 3.3V (de su pin GPIO), por lo que debe tomar 5Vdrive - 2.7V para 2x 1.35V LED drops, que deja 10ohm para la resistencia proporcione: 2.3V / 11.5ohm = 200mA a través de sus LED.

Su problema es la unidad base. Su controlador GPIO no puede proporcionar la corriente adecuada, a pesar de que efectivamente lo está cortocircuitando a tierra (digo "efectivamente" porque 0.7 voltios, el límite real, es mucho menor que 3.3).

Si observa una hoja de datos 2N2222 y observa la curva de saturación en En la parte inferior de la página 494, verá que, para 200 a 300 mA, puede esperar un voltaje de saturación en el rango de 0.2 voltios ASUMIENDO UNA GANANCIA DE 10. En su circuito, con una fuente de alimentación de 5 voltios, 2 1.3 LED caídas y 0.2 voltios a través del transistor, puede esperar una corriente de $$ i = \ frac {V} {R} = \ frac {5-2.6-0.2} {8} = 275 \ text {mA} $$ Esto en el giro requiere una unidad base de 27 mA, y su GPIO nunca lo producirá.

Entonces, ¿cómo proceder? Bueno, necesita aumentar la capacidad actual de sus pines GPIO, y puede hacerlo con el siguiente circuito

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Se requieren dos transistores adicionales, en lugar de 1, para mantener el sentido operativo, en otras palabras, para encender los LED con una lógica alta en el pin GPIO.

Por supuesto, si necesita un PNP adicional de todos modos, no hay necesidad de 3 transistores. Puedes hacerlo con

^{simular este circuito}

Este circuito probablemente funcionará bien, pero es un poco dudoso en términos de ganancia total, y puede que no ofrezca tanta corriente como esperaba, pero será mucho mejor que su primer intento.

El PNP puede ser un buen transistor de señal. He mostrado 2N2907 y 2N3906. Ambos funcionarán bien.

Hay varias cosas mal aquí:

1. Usted dice que los LED están clasificados para una operación pulsada de 200 mA. Eso ya tiene en cuenta que estarán encendidos por un corto tiempo. No los pulsas a 300 mA y aún esperas que funcionen como se especifica de otra manera.

2. No, no tienes 3.3 V B-E en el transistor, al menos no a menos que ya lo hayas apagado. Debe controlar la corriente a través de la base, no el voltaje a través de ella. Si la señal de 3.3 V puede generar aproximadamente 10 mA o menos, entonces conéctela con una resistencia en serie. Figura 700 mV Caída B-E, por lo que desea aproximadamente (2.6 V) / (10 mA) = 260.

Para probar los LED, puede ejecutarlos por separado sin el transistor. Disminuirán el total de 2.6 V, por lo que (2.6 V) / (200 mA) = 13 Ω con 5 V aplicados deberían ser correctos.

Sin embargo, a esta corriente, la caída de voltaje de los LED probablemente sea mayor que los 1.3 V especificados para la corriente constante. Sería útil usar un voltaje un poco más alto para que pueda usar una resistencia de ajuste de corriente más alta. Eso hará que su circuito sea más inmune a las variaciones de voltaje del LED.

Puede intentar conducir cada LED por separado con su propio transistor. Eso será menos eficiente en general, pero permitirá un mejor control de las corrientes de LED. Luego puede conducir la base directamente con la señal lógica de 3.3 V, poner la resistencia en serie con el emisor y el LED en serie con el colector. El transistor actuará entonces como un sumidero de corriente controlado. Figura 700 mV B-E, por lo que deja 2.6 V en la base. La resistencia del emisor es entonces (2.6 V) / (200 mA) = 13 Ω. Con el emisor a 2.6 V, quedan 2.4 V para el LED y la caída de C-E.

Descenso del voltio del LED: -

A 200 mA, la caída de voltios suele ser de aproximadamente 1,45 voltios. A 300 mA es alrededor de 1.55 voltios. La hoja de datos le indica que 200 mA es el límite absoluto siempre que el ciclo de trabajo sea del 50% o menos. Puede activarlo en ciclos de trabajo extremadamente bajos (ver gráfico anterior) de tp / T = 0.001 en hasta 1A, pero esto realmente lo está presionando y es probable que esto no sea muy representativo de los datos que desea transmitir.

Entonces, 200 mA de un transistor de saturación (quizás 0.2 voltios caídos) deja una caída de voltio a través de una resistencia de 5 - (0.2 + 1.45 + 1.45) = 1.9 voltios. Un valor de resistencia de 9,5 ohmios es más apropiado.

Sin embargo, es probable que no tenga la capacidad actual en un pin IO para conducir la corriente base para obtener la corriente del colector. En el momento de la saturación, la Hfe del transistor podría ser solo de 10 y, por lo tanto, deberá introducir 20 mA en la base. ¿Puede su pin IO hacer esto?

Pero es peor que esto porque el 2N222A no puede bajar a una saturación de 0.2V pasando 200 mA; lea la hoja de datos. A 150 mA caerá 0.3 voltios a una corriente base de 15 mA. A 500mA caerá típicamente 1V.

¡Tiene problemas que resolver en varias áreas para hacer que esto funcione, pero la primera etapa es comprender esos problemas!