Alimentar eficientemente varios LED desde un voltaje más alto que el utilizado para el microcontrolador

Lo que sugieres es un gran desperdicio de las baterías, y también depende bastante del voltaje de la batería. Debe volver a pensar toda su arquitectura de poder.

Lo primero que haría sería usar un convertidor reductor para hacer 3.3 V de la batería de 4-6 V. Su PIC se ejecuta a toda velocidad con tan solo 3.0 V, por lo que disparar a 3.3 V es bueno. Ahora use ese 3.3 V para ejecutar el PIC y los LEDs.

Cada LED cae 2.2 V, de modo que deja 1.1 V para cualquier otra cosa que esté en serie con él y la fuente de alimentación de 3.3 V. Desea controlar cada LED individualmente, así que use un transistor separado para cada uno:

Si calculamos que el transistor caerá unos 200 mV C-E cuando esté encendido, entonces habrá unos 900 mV a través de R2. Eso significa que la corriente será de 19 mA. A menos que esté tratando de exprimir hasta el último brillo del LED, recomiendo usar el siguiente tamaño común más alto para R2 de 51. Eso aún le da más de 17 mA, pero deja más margen para que otros valores estén un poco apagados. No podría ver la diferencia entre 17.5 y 19 mA a través de LED idénticos en una comparación lado a lado.

En el peor de los casos, el transistor cae 750 mV B-E. Eso resulta en un poco menos de 1 mA. En el peor de los casos, pedimos menos de una ganancia de 25 desde el transistor. Hay muchos transistores de señal pequeños que pueden garantizar fácilmente que a estos voltajes y corrientes.

El uso de esta combinación de energía tiene varias ventajas sobre lo que usted propone:

1. Es más eficiente. Ya que estás usando baterías, esto extiende la vida útil de la batería. 3.3 V está más cerca del voltaje del LED que 4 o 6 V, por lo que se perderá menos energía en la resistencia en serie.

2. Es consistente en el rango de batería esperado de 4 a 6 V. Los LEDs tendrán el mismo brillo independientemente del estado de la batería.

3. Usa las baterías uniformemente. Golpearse en el centro de una batería es una mala idea ya que algunas baterías se agotan más que otras. Los usuarios generalmente reemplazarán todas las baterías cuando parezca que dejan de funcionar. Con un toque, algunas de las baterías tendrán algo de energía no utilizada cuando sean reemplazadas. Si el usuario reemplaza los grupos de baterías por separado, entonces tiene una combinación de baterías nuevas y gastadas. Por todas partes, agotar las baterías de manera desigual es una mala idea.

Otro problema es que planeas conducir un LED a la vez, aunque digas que tienes suficientes pines de E / S para manejar cada uno individualmente. No hagas eso.

Para obtener el mismo brillo general, tendría que ejecutar los LED para 12 veces la corriente a 1/12 del tiempo. No solo los LED serían menos eficientes a 12 veces la corriente, sino que es probable que se encuentre más allá de la especificación máxima de corriente de pulso. Solo enciende cada LED individualmente cuando quieras que se encienda. Como beneficio adicional, también simplifica el firmware.

  

Con los LED apagados, se colocará un voltaje de aproximadamente 3.8V en los pines. (6V - 2.2V = 3.8V). 2.2V es el voltaje directo de los LED, y Vdd es 3V.

No, la caída de tensión directa de 2.2 V está a la corriente nominal de 20 mA. A corrientes más bajas, verá una caída de voltaje mucho menor, lo que causará problemas.

La forma correcta de manejar esto es simplemente utilizando transistores.

Un NPN como el 2n3904 con una resistencia de puerta nominal de 1K debería ser suficiente. Un par por cada led que quieras controlar. Si el espacio es reducido, mire los paquetes de resistencias smd y las matrices de transistores. O use un regulador de voltaje, para evitar el problema de caída de voltaje. Los reguladores SMD o de 3 pines que no necesitan condensadores están en todas partes. Mire el regulador lineal On Semi NCP4588 200mA. Solo necesita una tapa de 0.1µF y sí mismo.

Un diseño más tolerante que funciona de 4.1 a 7V, con la regulación actual.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Un LDO de 4V de abandono de 100 mA 0.1 también funcionará, pero a aproximadamente 10 mA por cadena usando 5000 mcd. Esto se basa en una buena elección de LEDs.